CN109312384B - 物理气相沉积的生物传感器组件 - Google Patents

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Abstract

提供一种生物传感器组件，其提供用于生物传感器，如血糖传感器的增强的特征。所述生物传感器组件包含基底和涂布在基底上的导电层。所述导电层包含镍、铬和铁，以使所述导电层中的镍和铬的总重量%为80至小于95重量%，且所述导电层中的铁的重量%为大于5重量%和小于12重量%。

Description

物理气相沉积的生物传感器组件
背景。
发明领域
本发明大体上涉及电极，例如用于电极，如存在于生物传感器中的电极的物理气相沉积组件。更具体地，本发明涉及由非贵金属合金形成的电极，例如存在于生物传感器组件中的电极。
相关技术描述
用于分析生物样品的生物传感器变得越来越普遍。例如，随着世界人口中的糖尿病病例的增加，对用于测量血糖的生物传感器的需要已显著增长。这样的生物传感器通常被称作血糖仪并通过让使用者将一滴血放在与血糖仪关联的试纸上运行。将试纸配置为对血滴中的葡萄糖量作出反应，以使血糖仪可检测和显示使用者血液的葡萄糖水平。
血糖仪型生物传感器的试纸通常由在基底上形成的两个或更多个电极（例如工作电极和对电极）形成。此外，在一个或两个电极，例如工作电极上形成与生物样品反应的生物反应物，例如酶（例如葡萄糖氧化酶、葡萄糖脱氢酶等），和介体（例如铁氰化物、钌配合物、锇配合物、醌类、吩噻嗪类、吩噁嗪类等）。在血糖仪型生物传感器的运行中，将一滴血施加到试纸上。此后，在工作电极上会发生与血液中的葡萄糖量成比例的电化学反应。更详细地，葡萄糖首先与生物反应物，例如酶（葡萄糖氧化酶、葡萄糖脱氢酶等）和有时酶辅因子（PQQ、FAD等）反应并被氧化成葡糖酸。生物反应物，例如酶、辅因子或酶-辅因子复合体被从葡萄糖转移到酶、辅因子或酶-辅因子复合体的两个电子暂时还原。接着，还原的生物反应物，例如酶、辅因子或酶-辅因子复合体与介体反应，在单电子过程中还原的介体的情况下，向两种介体物质（分子或配合物）各传递单个电子。当介体物质被还原时，酶、辅因子或酶-辅因子复合体由此回到其初始氧化态。然后，还原的介体扩散到电极表面，在此向生物传感器施加预定的和足够氧化的电位以将还原的介体氧化回其初始氧化态。测量通过介体物质被生物传感器氧化生成的电流并按比例与血液中的葡萄糖量相关联。
工作电极的品质在血糖水平的精确测量中起到重要作用。具体而言，电极的电活性表面积的可再现性、在特定葡萄糖测量布置中的电极的电子转移动力学的批次间可重复性和电极材料在储存时的长期稳定性（以使在检测运行时由电极产生的电化学信号）都是使血糖试纸的精确度改进的因素。特别地，重要的是使由电极的电活性产生的电信号最小化以防止在生物样品的测量和分析中的偏差或噪声。通常，这通过使用固有热力学惰性（noble）的电极材料，如金、钯、铂、铱等实现。因此，大多数现有血糖仪使用由被通常商业上可行的最纯形式的钯、金或其它贵金属涂布的基底形成的电极，以充当工作电极，为了易于制造，通常用于对电极或联合对电极和参比电极。这样的贵金属与干扰物质的反应性极低，因此为一致和精确的测量提供增强的耐化学性。但是，在电极中使用此类贵金属的成本令人望而却步。
已经作出使用由非贵金属形成的电极的一些尝试，以降低生物传感器的制造成本。但是，这样的非贵金属电极的电化学响应（例如剂量响应）通常明显偏离由贵金属形成的电极的电化学响应。因此，由非贵金属形成的电极通常不足以在许多类型的生物传感器的试纸中用作贵金属的直接替代。除具有低的电响应外，还希望生物传感器电极具有充足的与介体的电子转移动力学。尽管有人暗示非贵金属具有相对较低的电化学响应（或合理的阳极稳定性），但它们也没有可接受的与介体的电子转移动力学。
因此，需要例如生物传感器中的可提供一致和精确测量同时为贵金属的使用提供成本有效的替代方案的电极。特别地，需要可用在生物传感器组件中以一致和精确地测量生物样品的由非贵金属合金形成的电极。
概述
本公开的一个或多个实施方案可涉及一种电极，其可包含基底和涂布在基底上的至少一个导电层。所述导电层可包含镍和铬，其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层中的镍和铬的总重量%可为80至小于95重量%、或81至94重量%、或82至94重量%、或83至94重量%、或85至94重量%、或86至94重量%。除镍和铬外，所述导电层还可包含铁，其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层中的铁的重量%可为大于5重量%至小于12重量%、或大约6至大约11重量%、或6至11重量%、或6至10重量%、或6至9重量%、或7至10重量%、或7至9重量%、或大约9重量%。尽管本公开主要涉及用作生物传感器组件的电极，但该电极预计也可用于其它最终用途。因此，本文中关于生物传感器中所用的电极的任何公开意在在本文中包含对本领域普通技术人员可合理应用这一技术的所有电极的适用性。
本公开的一个或多个实施方案可涉及一种生物传感器组件，其可包含基底和涂布在基底上的至少一个导电层。所述导电层可包含镍和铬，其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层中的镍和铬的总重量%可为80至小于95重量%、或81至94重量%、或82至94重量%、或83至94重量%、或85至94重量%、或86至94重量%。
在一个实施方案中，本公开涉及一种生物传感器组件，其包含基底和涂布在基底上的至少一个导电层，其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层可包含大于70重量%的镍和大于13至小于20重量%的铬且其中所述导电层中的镍和铬的总重量%为大于80至小于95重量%、或81至94重量%、或82至94重量%、或83至94重量%、或85至94重量%、或86至94重量%。
在一个实施方案中，本公开涉及一种生物传感器组件，其包含基底和涂布在基底上的至少一个导电层，其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层可包含70至81重量%的镍、大约14至大约19重量%的铬和大约6至大约11重量%的铁且其中所述导电层中的镍和铬的总重量%为大约84至大约94重量%、或85至94重量%、或86至94重量%。
在一个方面中，本公开的某些实施方案涉及一种生物传感器组件，其包含基底和涂布在基底上的导电层，其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层可包含70至81重量%的镍、14至17重量%的铬和6至11重量%的铁。
在一个方面中，本公开的某些实施方案涉及一种生物传感器组件，其包含基底和涂布在基底上的导电层，其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层可包含72至81重量%的镍、14至17重量%的铬和6至11、或6至10重量%的铁，且其中所述导电层不包含基于等于100重量%的导电层总重量计以大于1重量%的量存在的任何其它元素物质。在一个实施方案中，所述导电层进一步包含0.01至1.0重量%的锰并且不包含基于等于100重量%的导电层总重量计以大于0.5重量%的量存在的任何其它元素物质。
在一个实施方案中，基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层可包含72至81重量%的镍、14至17重量%的铬和6至11、或6至10重量%的铁，且其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层进一步包含0.01至1.0重量%的锰、0.01至0.5重量%的铜和0.01至0.5重量%的硅。在一个实施方案中，所述导电层不含或基本不含下列元素物质：钼、铌、钴、铝、钛、磷或硼，或如果存在任何物质，此类物质的量小于0.25重量%、或小于0.2重量%、或小于0.1重量%、或小于0.05重量%或痕量或更少。在一个实施方案中，所述导电层不含或基本不含下列元素物质：钼、铌、钴、铝、钛、磷或硼。
在一个方面中，本公开的某些实施方案涉及一种生物传感器组件，其包含基底和涂布在基底上的导电层，其中所述导电层可包含大于70重量%的量的镍、大于13至小于18重量%的铬，其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层中的镍和铬的总重量%可为83至94重量%、或84至94重量%、或85至94重量%、或86至94重量%。所述导电层可通过物理气相沉积涂布在基底上，所述基底可由本领域中描述和/或本文中描述的任何聚合物的至少一种构成，包括但不限于聚碳酸酯、硅酮聚合物、丙烯酸系、PET、改性PET如PETG或PCTG、PCT、改性PCT、包含TMCD和CHDM的聚酯、PCCD或PEN。
在本公开的某些实施方案中，所述导电层可具有15至200 nm的厚度，且所述基底可具有25至500 µm的厚度。在某些实施方案中，所述生物传感器组件还可具有通过ASTMD1003测得的不大于20%或不大于15%或不大于10%或不大于5%或0.01至20%或0.01至15%或0.01至10%或0.01至5%的可见光透射率。
在某些实施方案中，所述导电层可具有15至200 nm的厚度，且所述基底可具有25至500 µm的厚度，其中所述生物传感器组件具有不大于20%的可见光透射率。
在某些实施方案中，所述导电层可具有15至200 nm的厚度，且所述基底可具有25至500 µm的厚度，其中所述生物传感器组件具有不大于15%的可见光透射率。
在某些实施方案中，所述导电层可具有15至200 nm的厚度，且所述基底可具有25至500 µm的厚度，其中所述生物传感器组件具有不大于10%的可见光透射率。
在某些实施方案中，所述导电层可具有15至200 nm的厚度，且所述基底可具有25至500 µm的厚度，其中所述生物传感器组件具有不大于5%的可见光透射率。
在一个方面中，本公开的某些实施方案涉及一种生物传感器组件，其包含基底和涂布在基底上的导电层，其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层可包含72至81重量%的镍、14至17重量%的铬和6至11重量%的铁，且其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层可进一步包含0.01至1.0重量%的锰、0.01至0.5重量%的铜和0.01至0.5重量%的硅，且其中所述导电层不含下列元素物质：钼、铌、钴、铝、钛、磷或硼，或如果存在任何物质，此类物质的量小于0.25重量%、或小于0.2重量%、或小于0.1重量%、或小于0.05重量%或痕量或更少。所述导电层通过本领域中已知的任何手段，包括但不限于物理气相沉积涂布在基底上，所述基底可由本领域中描述和/或本文中描述的任何聚合物的至少一种构成，包括但不限于聚碳酸酯、硅酮聚合物、丙烯酸系、PET、改性PET如PETG或PCTG、PCT、PCTA、包含TMCD和CHDM的聚酯、PCCD或PEN。所述导电层具有15至200 nm的厚度，且所述基底具有25至500 µm的厚度，以使所述生物传感器组件具有不大于20%或不大于15%或不大于10%或不大于5%的可见光透射率。
本公开的一个或多个实施方案可涉及生物传感器的电极，其中所述电极包含基底和涂布在基底上的导电层。所述导电层可包含镍和铬，且所述导电层可具有在1型线性扫描伏安试验（如在实施例部分中论述的）中测定的小于400、或小于375、或小于350、或小于325、或小于300或小于275毫伏（mV）的对Fe(II)[CN]6介体的氧化波电压（下文指定为Epeak,anodic）。
在一个方面中，本公开的实施方案可涉及生物传感器的电极，其中所述电极包含基底和涂布在基底上的导电层，其中所述导电层可包含镍和铬，并可具有在1型线性扫描伏安试验（如在实施例部分中论述的）中测定的小于400、或小于375、或小于350、或小于325、或小于300或小于275毫伏（mV）的对Fe(II)[CN]6介体的氧化波电压（下文指定为Epeak,anodic）。在一个实施方案中，所述导电层可包含大于70重量%的量的镍、大于13至小于18重量%的铬，其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层中的镍和铬的总重量%可为83至94重量%、或84至94重量%、或85至94重量%、或86至94重量%。
在一个方面中，本公开的实施方案可涉及生物传感器的电极，其中所述电极包含基底和涂布在基底上的导电层，其中所述导电层可包含镍和铬，并可具有在1型线性扫描伏安试验（如在实施例部分中论述的）中测定的小于400、或小于375、或小于350、或小于325、或小于300或小于275毫伏（mV）的对Fe(II)[CN]6介体的氧化波电压（下文指定为Epeak,anodic）。基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层可包含70至81重量%的镍、14至17重量%的铬和6至11重量%的铁。
在一个方面中，本公开的实施方案可涉及生物传感器的电极，其中所述电极包含基底和涂布在基底上的导电层，其中所述导电层可包含镍和铬，并可具有在1型线性扫描伏安试验（如在实施例部分中论述的）中测定的小于400、或小于375、或小于350、或小于325、或小于300或小于275毫伏（mV）对Fe(II)[CN]6介体的氧化波电压（下文指定为Epeak,anodic）。基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层可包含72至81重量%的镍、14至17重量%的铬、6至11、或6至10重量%的铁、0.01至1.0重量%的锰、0.01至0.5重量%的铜和0.01至0.5重量%的硅。在一个实施方案中，所述导电层可具有在1型线性扫描伏安试验（如在实施例部分中论述的）中测定的小于300或小于275毫伏（mV）的对Fe(II)[CN]6介体的氧化波电压（下文指定为Epeak,anodic）。
在一个方面中，本公开的实施方案可涉及生物传感器的电极，其中所述电极包含基底和涂布在基底上的导电层，其中所述导电层可包含镍和铬，并可具有在1型线性扫描伏安试验（如在实施例部分中论述的）中测定的小于400、或小于375、或小于350、或小于325、或小于300或小于275毫伏（mV）的对Fe(II)[CN]6介体的氧化波电压（下文指定为Epeak,anodic）。基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层可包含72至81重量%的镍、14至17重量%的铬和6至11、或6至10重量%的铁，且其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层进一步包含0.01至1.0重量%的锰、0.01至0.5重量%的铜和0.01至0.5重量%的硅。在一个实施方案中，所述导电层不含或基本不含下列元素物质：钼、铌、钴、铝、钛、磷或硼，或如果存在任何物质，此类物质的量小于0.25重量%、或小于0.2重量%、或小于0.1重量%、或小于0.05重量%或痕量或更少。
所述基底可由本领域中已知的任何聚合物组合物构成，包括但不限于选自：尼龙、聚酯、共聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺；聚苯乙烯、聚苯乙烯共聚物、苯乙烯丙烯腈共聚物、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚(甲基丙烯酸甲酯)、丙烯酸系共聚物、聚(醚-酰亚胺)；聚苯醚或聚(苯醚)/聚苯乙烯共混物、聚苯乙烯树脂；聚苯硫醚；聚苯硫醚/砜；聚(酯-碳酸酯)；聚碳酸酯；聚砜；聚砜醚；和聚(醚-酮)的至少一种聚合物；或任何其它上述聚合物的混合物。
在一个实施方案中，所述基底可由至少一种包含选自乙二醇、1,4-环己烷二甲醇和2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的至少一种二醇的残基的聚酯构成。
在一个实施方案中，所述基底可由至少一种包含对苯二甲酸和/或对苯二甲酸二甲酯的残基和选自乙二醇、1,4-环己烷二甲醇和2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的至少一种二醇的残基的聚酯构成。
在一个实施方案中，所述基底可由至少一种包含酸组分（其包含对苯二甲酸和间苯二甲酸和/或其酯如对苯二甲酸二甲酯的残基）和二醇组分（其包含选自乙二醇残基、1,4-环己烷二甲醇残基和2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的至少一种二醇的残基）的聚酯构成。
在一个实施方案中，所述基底可由至少一种包含对苯二甲酸残基或其酯或其混合物和1,4-环己烷二甲醇残基的聚酯构成。
在一个实施方案中，所述基底可由至少一种由对苯二甲酸残基或其酯或其混合物和1,4-环己烷二甲醇残基和/或2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇残基制成的聚酯构成。
在一个实施方案中，所述基底可由至少一种由对苯二甲酸残基或其酯或其混合物、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇残基和1,4-环己烷二甲醇残基制成的聚酯构成。
在一个实施方案中，所述基底可由至少一种由对苯二甲酸残基或其酯或其混合物、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇残基和乙二醇残基制成的聚酯构成。
在一个实施方案中，所述基底可由至少一种包含对苯二甲酸残基或其酯或其混合物、乙二醇残基和1,4-环己烷二甲醇残基的聚酯构成。
本公开中的导电层可由包含本申请中公开的任何合金组合物的单层构成。在某些实施方案中，所述合金组合物含有可为元素的固溶体（单相）、金属相的混合物（两种或更多种溶体）或在相之间没有明显边界的金属间化合物的合金。
本公开的一个或多个实施方案涉及一种形成生物传感器的电极的方法。所述方法包括(a) 提供基底；(b) 提供靶；和(c) 在所述基底的至少一部分上物理气相沉积来自所述靶的材料由此在所述基底上形成导电层。所述导电材料可包含大于70重量%的镍和大于13至小于18重量%的铬且其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层中的镍和铬的总重量%为大于83至小于95重量%、或84至94重量%、或85至94重量%、或86至94重量%。另外，所述导电层可具有小于2000欧姆/平方的薄层电阻。
在一个方面中，本公开的实施方案可涉及一种形成生物传感器的电极的方法。所述方法包括(a) 提供基底；(b) 提供靶；和(c) 在所述基底的至少一部分上物理气相沉积来自所述靶的材料由此在所述基底上形成导电层。所述导电材料可包含镍和铬，其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层中的镍和铬的总重量%可为80至小于95重量%、或81至94重量%、或82至94重量%、或83至94重量%、或84至94重量%、或85至94重量%、或86至94重量%。所述导电层可具有小于2000欧姆/平方的薄层电阻。除镍和铬外，所述导电层还可包含铁，其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层中的铁的重量%可为大于5重量%至小于12重量%、或大约6至大约11重量%、或6至11重量%、或6至10重量%、或6至9重量%、或7至10重量%、或7至9重量%、或大约9重量%。
在一个方面中，本公开的实施方案涉及一种形成生物传感器的电极的方法。所述方法包括(a) 提供基底；(b) 提供靶；和(c) 在所述基底的至少一部分上物理气相沉积来自所述靶的材料由此在所述基底上形成导电层。所述导电材料可包含72至81重量%的镍、大约14至大约17重量%的铬和大约6至大约11重量%的铁，且其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层中的镍和铬的总重量%为大约84至大约94重量%、或85至94重量%、或86至94重量%。所述导电层可具有小于2000欧姆/平方的薄层电阻。
在一个方面中，本公开的实施方案涉及一种形成生物传感器的电极的方法。所述方法包括(a) 提供基底；(b) 提供靶；和(c) 在所述基底的至少一部分上物理气相沉积来自所述靶的材料由此在所述基底上形成导电层。基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电材料可包含72至81重量%的镍、14至17重量%的铬和6至11、或6至10重量%的铁。
在一个方面中，本公开的实施方案涉及一种形成生物传感器的电极的方法。所述方法包括(a) 提供基底；(b) 提供靶；和(c) 在所述基底的至少一部分上物理气相沉积来自所述靶的材料由此在所述基底上形成导电层。基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电材料可包含72至81重量%的镍、14至17重量%的铬和6至11、或6至10重量%的铁，且其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层可进一步包含0.01至1.0重量%的锰、0.01至0.5重量%的铜和0.01至0.5重量%的硅。所述导电层可具有小于2000欧姆/平方的薄层电阻。
本公开的一个或多个实施方案涉及一种形成生物传感器的电极的方法。所述方法包括(a) 提供基底；(b) 提供靶；和(c) 在所述基底的至少一部分上物理气相沉积来自所述靶的材料由此在所述基底上形成导电层。所述导电材料可包含镍和铬，其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层中的镍和铬的总重量%可为80至小于95重量%、或81至94重量%、或82至94重量%、或83至94重量%、或84至94重量%、或85至94重量%、或86至94重量%。所述导电层可具有不大于5000、2000、100、80、60、50、40、20、10或5欧姆/平方的通过ASTM F1711-96测得的薄层电阻。在一些实施方案中，所述导电层可具有通过ASTM F1711-96测得的1至5000欧姆/平方、1至4000欧姆/平方、1至3000欧姆/平方、1至2000欧姆/平方、1至1000欧姆/平方、1至500欧姆/平方、5至100欧姆/平方、5至20欧姆/平方、5至15欧姆/平方、5至10欧姆/平方、10至80欧姆/平方、20至60欧姆/平方、或40至50欧姆/平方的薄层电阻。所述导电层可具有小于2000欧姆/平方的薄层电阻、除镍和铬外，所述导电层还可包含铁，其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层中的铁的重量%可为大于5重量%至小于12重量%、或大约6至大约11重量%、或6至11重量%、或6至10重量%、或6至9重量%、或7至10重量%、或7至9重量%、或大约9重量%。所述导电层可通过本领域普通技术人员已知的任何方法，例如通过物理气相沉积涂布在基底上，所述基底可由本领域中描述和/或本文中描述的任何聚合物构成，包括但不限于PET、改性PET如PETG或PCTG、PCT、改性PCT、包含TMCD和CHDM的聚酯、PCCD或PEN。所述导电层可具有15至200 nm的厚度，且所述基底可具有25至500µm的厚度，以使所述生物传感器组件可具有不大于20%的可见光透射率。
本公开的一个或多个实施方案涉及一种形成生物传感器的电极的方法。所述方法包括(a) 提供基底；(b) 提供靶；和(c) 在所述基底的至少一部分上物理气相沉积来自所述靶的材料由此在所述基底上形成导电层。所述导电材料可包含镍和铬，其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层中的镍和铬的总重量%可为80至小于95重量%、或81至94重量%、或82至94重量%、或83至94重量%、或84至94重量%、或85至94重量%、或86至94重量%。所述导电层可具有小于2000欧姆/平方的薄层电阻。基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层可进一步包含72至81重量%的镍、14至17重量%的铬和6至11重量%的铁，且其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层可进一步包含0.01至1.0重量%的锰、0.01至0.5重量%的铜和0.01至0.5重量%的硅。所述导电层通过本领域普通技术人员已知的任何方法，例如通过物理气相沉积涂布在基底上，所述基底可由本领域中描述和/或本文中描述的任何聚合物构成，包括但不限于PET、改性PET如PETG或PCTG、PCT、改性PCT、包含TMCD和CHDM的聚酯、PCCD或PEN。所述导电层可具有15至200 nm的厚度，且所述基底可具有25至500 µm的厚度，以使所述生物传感器组件可具有不大于20%的可见光透射率。所述电极可以是生物传感器的工作电极。
本公开的一个或多个实施方案涉及一种形成生物传感器的电极的方法。所述方法包括(a) 提供基底；(b) 提供靶；和(c) 在所述基底的至少一部分上物理气相沉积来自所述靶的材料由此在所述基底上形成导电层。所述导电材料可包含镍和铬，其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层中的镍和铬的总重量%可为80至小于95重量%、或81至94重量%、或82至94重量%、或83至94重量%、或84至94重量%、或85至94重量%、或86至94重量%。所述导电层可具有小于2000欧姆/平方的薄层电阻。基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层可进一步包含72至81重量%的镍、14至17重量%的铬和6至11、或6至10重量%的铁，且其中基于等于100重量%的导电层总重量计，所述导电层可进一步包含0.01至1.0重量%的锰、0.01至0.5重量%的铜和0.01至0.5重量%的硅。所述导电层可通过本领域普通技术人员已知的任何方法，例如通过物理气相沉积涂布在基底上，所述基底可由本领域中描述和/或本文中描述的任何聚合物构成，包括但不限于PET、改性PET如PETG或PCTG、PCT、改性PCT、包含TMCD和CHDM的聚酯、PCCD或PEN。所述导电层可具有15至200 nm的厚度，且所述基底可具有25至500 µm的厚度，以使所述生物传感器组件可具有不大于20%的可见光透射率。所述电极可以是生物传感器的工作电极，且所述生物传感器可以是血糖传感器。
附图简述
在本文中参考下列附图描述本公开的实施方案，其中：
图1是本公开的实施方案的薄膜电极生物传感器组件的横截面示意图；
图2是本公开的实施方案的试纸生物传感器组件的示意图；
图3是描绘薄膜电极在无介体溶液中的线性扫描伏安图的曲线图；
图4是描绘薄膜电极在含介体的溶液中的线性扫描伏安图的曲线图；
图5是描绘作为一系列薄膜电极中的铁浓度的函数的在无介体溶液中在+0.76Vvs SCE参比电极的电压下以微安计的测得的电流的曲线图；
图6是描绘出现Fe(II)[CN]6介体氧化的峰值电流时的电压的曲线图；且
图7是描绘表2中所列的某些Inconel®合金在无介体和含Fe(II)[CN]6介体的缓冲溶液中的线性扫描伏安图的曲线图。
详述
本发明大体上涉及用于电极，如存在于生物传感器中的电极的组件。本文所用的术语“生物传感器”应该是指用于分析生物样品的装置。在一些实施方案中，如图1中图示说明，生物传感器组件可以是分层薄膜电极100并可概括地包含基底102和涂布在基底102的至少一部分上的导电层104。在一些实施方案中，生物传感器可以是医用传感器，如葡萄糖测量系统，且生物传感器组件可以是与生物传感器一起使用的试纸。本文所用的术语“医用传感器”应该是指用于医学监测和/或诊断的生物传感器。例如，如图2中图示说明，一些实施方案认为，生物传感器组件包含试纸110，其包括通过反应空间112与第二电极100a分开的第一电极100。第一电极100可包含工作电极且第二电极100a可包含参比电极或对电极或联合参比电极和对电极。因此，可将生物样品，如一滴血置于反应空间112内并与第一和第二电极100和100a电接触以供分析。本文所用的术语“血糖传感器”应该是指用于测定血液中的葡萄糖浓度的医用传感器。此外，可在一个或两个电极，例如工作电极上形成与生物样品反应的生物反应物，例如蛋白质、酶（例如葡萄糖氧化酶、葡萄糖脱氢酶等），和介体（例如铁氰化物、钌配合物、锇配合物、醌类、吩噻嗪类、吩噁嗪类等）。
不同于通常包含和/或使用贵金属如钯和/或金的传统物理气相沉积的生物传感器组件，本文所述的生物传感器组件可由非贵金属合金，如包含镍和铬的那些形成。但是，本文所述的非贵金属合金在测量生物样品时可表现出优异的一致性和精确性。因此，通过使用由本文所述的非贵金属合金构成的生物传感器组件，可以显著降低通常与生物传感器组件的制造和使用相关的材料和制造成本。
本公开的实施方案提供由通常不导电并对本文所述的预期化学反应化学惰性的任何类型的材料（柔性或刚性的）形成的基底102。在某些实施方案中，生物传感器组件的基底102可包含含有聚合物的柔性非导电膜，如聚合物膜、聚酯膜、聚碳酸酯膜等。在某些具体实施方案中，基底102可包含聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜。本公开的实施方案认为基底102可具有至少25 µm、125 µm或250 µm和/或不大于800 µm、500 µm或400 µm的厚度。在某些实施方案中，基底102可具有25至800 µm、25至500 µm、或25至400 µm、125至800 µm、125至500 µm、或125至400 µm、或250至800 µm、250至500 µm、或250至400 µm的厚度。
涂布在基底102上的导电层104可包含一种或多种非贵金属。这样的导电层104可通过一种或多种物理气相沉积技术，如溅射涂布（例如磁控溅射、非平衡磁控溅射、对向靶溅射等）、热蒸发、电子束蒸发、电弧汽化、共蒸发、离子电镀等涂布在基底102上。导电层104可在基底102上涂布到至少1、10、15或30 nm和/或不大于1000、200、100或50 nm的厚度。在某些实施方案中，导电层104可具有1至1000 nm、1至200 nm、1至100 nm、或1至50 nm、10至1000 nm、10至200 nm、10至100 nm、或10至50 nm、15至1000 nm、15至200 nm、15至100 nm、或15至50 nm、或30至1000 nm、30至200 nm、30至100 nm、或30至50 nm的厚度。
导电层104可涂布在基底102上，以使所得薄膜电极100通常对可见光不透明。例如，所得薄膜电极100可具有不大于50%、不大于40%、不大于30%或不大于20%的通过ASTMD1003测得的可见光透射率。在某些实施方案中，所得薄膜电极100可具有1至50%、10至40%、15至30%、或大约20%的可见光透射率。另外，所得薄膜电极100可具有不大于5000、2000、100、80、60、50、40、20、10或5欧姆/平方的通过ASTM F1711-96测得的薄层电阻。在一些实施方案中，所得薄膜电极100可具有1至5000欧姆/平方、2至2000欧姆/平方、5至100欧姆/平方、10至80欧姆/平方、20至60欧姆/平方、或40至50欧姆/平方的薄层电阻。
形成导电层104的本文所述的非贵金属可由镍和铬的合金构成。例如，下表1例示用于制备生物传感器组件的导电层104的非贵金属合金。表1包括含不同量的铁的镍和铬的合金。
除上文在表1中描述的量外，在某些实施方案中，构成电极的导电层（例如生物传感器组件的导电层104）的非贵金属合金中包含的镍和铬的量可随电极，例如生物传感器组件的具体要求而变。在各种实施方案中，该非贵金属合金可包含至少大约70、71或72和/或最多大约81、80、78、77、76或75重量%的镍。在某些实施方案中，该非贵金属合金可包含大约70至81、71至81、72至81、70至80、70至78、70至77、71至80、71至78、71至77、71至75、72至80、72至79、72至78、72至77、72至76、或72至75重量%的镍。另外，在各种实施方案中，该非贵金属合金可包含至少大约12、13、14和/或最多大约25、20、19、18或17重量%的铬。更特别地，该非贵金属合金可包含大约12至25、13至20、13至19、13至18、13至17、14至20、14至19、14至18、或14至17重量%的铬。
在某些实施方案中，构成电极，例如生物传感器组件的导电层的非贵金属合金中包含的镍和铬的量可如下随生物传感器组件的具体要求而变：12至25重量%铬和70至81重量%镍；或13至20重量%铬和70至81重量%镍；或13至19重量%铬和70至81重量%镍；或13至18重量%铬和70至81重量%镍；或13至17重量%铬和70至81重量%镍、或14至20重量%铬和70至81重量%镍；或14至19重量%铬和70至81重量%镍；或14至18重量%铬和70至81重量%镍；或14至17重量%铬和70至81重量%镍；或13至20重量%铬和71至81重量%镍；或13至19重量%铬和71至81重量%镍；或13至18重量%铬和71至81重量%镍；或13至17重量%铬和71至81重量%镍；或14至20重量%铬和71至81重量%镍；或14至19重量%铬和71至81重量%镍；或14至18重量%铬和71至81重量%镍；或14至17重量%铬和71至81重量%镍；或13至20重量%铬和72至81重量%镍；或13至19重量%铬和72至81重量%镍；或13至18重量%铬和72至81重量%镍；或13至17重量%铬和72至81重量%镍；或14至20重量%铬和72至81重量%镍；或14至19重量%铬和72至81重量%镍；或14至18重量%铬和72至81重量%镍；或14至17重量%铬和72至81重量%镍；或13至18重量%铬和70至80重量%镍；或13至17重量%铬和70至80重量%镍；或14至18重量%铬和70至80重量%镍；或14至17重量%铬和70至80重量%镍；或13至18重量%铬和71至80重量%镍；或13至17重量%铬和71至80重量%镍；或14至18重量%铬和71至80重量%镍；或14至17重量%铬和71至80重量%镍；或13至18重量%铬和72至80重量%镍；或13至17重量%铬和72至80重量%镍；或14至18重量%铬和72至80重量%镍；或14至17重量%铬和72至80重量%镍；所有这些重量百分比基于等于100重量%的导电层的总重量百分比计。
构成电极，例如生物传感器组件的导电层的非贵金属合金还可包含铁。在各种实施方案中，该非贵金属合金可包含至少大约5、6或7和/或最多大约12、11、10或9重量%的铁。在某些实施方案中，基于等于100重量%的导电层总重量计，该非贵金属合金可包含大于5至小于12、或大约6至11、6至10、6至9、7至11、7至10、7至9、或大约9重量%的铁。
可存在于本发明中的除镍、铬和铁之外的非贵金属合金可包含如下的第I组：锰和铜。可存在的除镍、铬和铁之外的非贵金属元素包含如下的第II组：碳和硅。可用于本发明的所有金属合金的重量百分比基于等于100重量%的导电层中的材料的总重量百分比计。
在某些实施方案中，该导电层可进一步包含至少大约0.001、0.01或0.1和/或最多1.0、0.9、0.8、0.7或0.6重量%的锰。在某些实施方案中，该非贵金属合金可包含大约0.001至1.0、0.01至1.0、0.1至1.0、或小于大约1.0重量%的锰。
在某些实施方案中，该导电层可进一步包含至少大约0.001、0.01、0.1或0.2和/或最多大约0.5、0.4或0.3重量%的铜。在某些实施方案中，该非贵金属合金可包含大约0.001至0.5、0.01至0.5、0.1至0.5、或小于大约0.5重量%的铜。
在某些实施方案中，该导电层可进一步包含最多0.015重量%的硅。在某些实施方案中，该导电层可包含最多0.15重量%的碳。
在某些实施方案中，该导电层含有钼，如果存在，其量为基于导电层总重量小于1、或小于0.8、或小于0.6、或小于0.4、或小于0.2、或小于0.1重量%。在实施方案中，该导电层基本不含钼。在实施方案中，该导电层不含钼。
在某些实施方案中，该导电层不含或基本不含下列元素物质：钼、铌、钴、铝、钛、磷或硼，或在存在任何物质的实施方案中，此类物质的量小于0.25重量%、或小于0.2重量%、或小于0.1重量%、或小于0.05重量%或痕量或更少。在某些实施方案中，该导电层不含或基本不含下列元素物质：钼、铌、钴、铝、钛、磷或硼。
在某些实施方案中，构成电极，例如生物传感器组件的导电层的非贵金属合金中包含的镍、铬和铁的量可如下随生物传感器组件的具体要求而变：13至25重量%铬、70至81重量%镍和大于5至小于12重量%铁；或13至20重量%铬、70至81重量%镍和6至11重量%铁；或13至18重量%铬、70至81重量%镍和6至11重量%铁；或14至17重量%铬、70至81重量%镍和6至11重量%铁；或13至18重量%铬、72至81重量%镍和6至11重量%铁、或14至17重量%铬、72至81重量%镍和6至11重量%铁；或14至17重量%铬、72至81重量%镍和6至10重量%铁，所有这些重量百分比基于等于100重量%的导电层的总重量百分比计。
本公开中的导电层可由包含本申请中公开的任何合金组合物的单层构成。在某些实施方案中，所述合金组合物含有可为元素的固溶体（单相）、金属相的混合物（两种或更多种溶体）或在相之间没有明显边界的金属间化合物的合金。
本领域技术人员容易认识到，该非贵金属合金的元素可能包含附带杂质。本文所用的“附带杂质”是指在用于生产非贵金属合金的矿石中天然存在的或在生产过程中无意加入的任何杂质。该非贵金属合金可包含少于大约0.1、0.05或0.001重量%的附带杂质。
本文所述的非贵金属合金还可含有除上述元素外的一种或多种附加成合金元素。但是，在各种实施方案中，该非贵金属合金可以基本不含这样的附加成合金元素。本文所用的术语“几乎不含”和“基本不含”是指该非贵金属合金包含少于0.001重量%的此类附加成合金组分。此外，术语“几乎不含”和“基本不含”可互换使用。
在本公开的某些实施方案中，本文所述的生物传感器组件可通过实施下列步骤制备：
(a) 提供基底；
(b) 提供靶；和
(c) 在所述基底的至少一部分上物理气相沉积来自所述靶的材料由此在所述基底上形成导电层。
步骤(a)的提供基底可包括提供如上所述的任何类型的基底材料，如PET。在某些实施方案中，该基底包含可在高真空室内传动（actuated）的基底材料片。该基底材料片可包含单块材料，如正方形片材。在另一些实施方案中，基底材料片可包含材料卷，其如下文更详细描述借助卷到卷机制经过高真空室。在另一些实施方案中，也如下文所述，该基底在沉积过程中可保持固定或可旋转。
步骤(b)的提供靶可包括提供由如上所述的任何非贵金属合金构成的物理气相沉积靶。例如，在一些实施方案中，使用包含表1中所列的合金（合金1-15）的物理气相沉积靶制造薄膜导电层。这样的合金靶可包含少于大约0.1、0.05或0.001重量%的附带杂质。在一些实施方案中，该物理气相沉积靶在物理气相沉积过程中安置在电极内和/或包含电极，如溅射阴极。在某些实施方案中，该物理气相沉积靶可以是圆形的，具有至少2、4、8、12、16或20 cm的直径。在另一些实施方案中，该物理气相沉积靶可以是具有至少2、4、8或16 cm的内径和20、24、28或32 cm的外径的管状靶。在另一些实施方案中，该物理气相沉积靶可以是尺寸如下的矩形：5至25 cm的宽度、25至75 cm的长度和0.3至5 cm的厚度。但是，应该理解的是，本公开的实施方案考虑使用其它形状和尺寸的靶。
步骤(c)的物理气相沉积通常包括用来自非贵金属合金靶的材料涂布基底以形成导电层。本文所用的术语“物理气相沉积”应该是指通过使汽化材料冷凝到基底上而沉积薄膜。物理气相沉积的涂层可用上述任何类型的物理气相沉积法实现，即溅射涂布、热蒸发、电子束蒸发、电弧汽化、共蒸发、离子电镀等。例如，在一些实施方案中，物理气相沉积步骤经由溅射法进行，其中通过经由溅射装置溅射非贵金属合金靶而用导电层涂布基底。下面更详细描述这样的溅射型物理气相沉积的具体实例。具有涂布在其上的导电层的所得基底可用作生物传感器组件，如电极。这样的电极可包括工作电极、参比电极和/或对电极。在某些实施方案中，如当通过卷到卷物理气相沉积法在基底材料卷上真空涂布导电层时，可将所得薄膜片切开到适当尺寸以形成尺寸专门适合生物传感器组件的薄膜电极。在另一些实施方案中，该生物传感器组件可由薄膜片通过蚀刻，如化学或激光蚀刻形成。在另一些实施方案中，该生物传感器组件可使用置于基底上的图案化掩模形成，并在其上物理气相沉积导电层以形成生物传感器组件。
在某些具体实施方案中，该生物传感器组件可通过包括卷到卷磁控溅射的卷到卷物理气相沉积法制造。例如，可使用77.50 cm宽幅卷到卷磁控溅射涂布机，如AppliedMaterials, Inc.提供的Smartweb涂布机或CHA Industries, Inc.提供的Mark 80溅射包含具有25 µm至250 µm的厚度和33.02 cm的宽度的由PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）制成的聚合物膜的基底片。可以使用单靶或双靶配置沉积非贵金属合金，如来自表1的那些合金的导电层。可以使用由非贵金属合金板构成的靶（如可获自Tricor Industries Inc.）。可以使用扩散和机械泵组合将溅射涂布机的真空室抽空到至少10-5 Torr的基准压力。在另一些实施方案中，可以使用机械泵、涡轮泵、低温泵和/或油扩散泵的组合。可以使用2 KW电源（如由Advanced Energy Inc.提供）向容纳具有15.24 cm X 30.48 cm的大致矩形的非贵金属合金靶的磁控溅射阴极供给能量。可以控制流入真空室的氩气流（如借助MKS型号1179A流量控制器）以设定在溅射过程中使用的3至10 mTorr的溅射压力。
可通过控制具体工艺参数而有效地现场控制溅射导电层的厚度和薄层电阻。工艺参数的实例包括卷到卷卷料速度（web speeds）（即控制基底片在溅射过程中经过真空室时的速度）、向溅射靶供应的功率（即向在靶表面附近形成的等离子体施加的电压和电流的乘积）、溅射室中的气体压力和室中存在的靶数。例如，为了溅射给定合金的导电层，可以将卷料速度设定为0.1至3.5米/分钟且溅射功率密度为2至8瓦/平方厘米。因此，可以形成具有大约25纳米的测得厚度值和大约45欧姆/平方的薄层电阻的合金的溅射导电层。
除上述卷到卷工艺外，还可使用大规模卷到卷工艺、使用相同几何形状的放大版本制造生物传感器组件。在这样的大规模卷到卷工艺中，最大卷料速度可为0.1至10米/分钟、3至7米/分钟或高于10米/分钟。大规模卷到卷工艺可提供0.1至13、2至10、或5至8瓦/平方厘米的溅射功率密度。另外，靶数可包括2、4、6或更多，且基底片的幅宽可为75厘米或更大。
实施方案另外认为可以使用其中基底片在真空室内保持固定的物理气相沉积法。下面在实施例部分中详细描述了某些这样的实施方案。在其中基底片保持固定的一些实施方案中，用于在基底片上沉积导电层的沉积时间可为5、10、15、30分钟或更久。
如上所述，包括由本文所述的非贵金属合金形成的导电层的生物传感器组件可表现出使它们特别适合作为包含贵金属，如钯和/或金的生物传感器组件的替代品的合意电化学性质。例如，本公开的实施方案的生物传感器组件可包含由在经受计时电流法试验时表现出合意的剂量响应特征的非贵金属合金导电层形成的薄膜电极。
在各种实施方案中，该导电层可包含镍、铬和铁（以如上文论述的量）且该导电层可具有在1型线性扫描伏安试验（如在实施例部分中论述的）中测定的小于400、或小于390、或小于380、或小于375、或小于360、或小于350、或小于340、或小于330、或小于325、或小于320、或小于310、或小于300、或小于290、或小于280、或小于275、或小于270、或小于260毫伏（mV）的对Fe(II)[CN]6介体的氧化波电压（下文指定为Epeak,anodic）。
通过本发明实施方案的下列实施例进一步举例说明本发明，尽管要理解的是，除非明确地另行指明，这些实施例仅用于举例说明而包括并且无意限制本发明的范围。
实施例
薄膜电极的制备
对于各下述实施例，通过下述物理气相沉积法形成薄膜电极形式的生物传感器组件。要理解的是，薄膜电极可使用下述方法形成以包括许多不同类型的元素和元素合金，如表1中所列的非贵金属组合物以及贵金属，如钯和金的导电层。该方法包括如下形成薄膜电极膜：
(a) 在高真空室中使用直流（“DC”）磁控溅射在10.16 cm x 10.16 cm正方形PET基底片上沉积金属或金属合金，用Denton Vacuum Desktop Pro溅射装置进行该溅射；
(b) 将真空室抽空至~10-5 Torr的初始基准压力；
(c) 将10 sccm的氩气引入高真空室以建立4 mTorr的沉积压力；
(d) 基底片在真空室内以大约2转/分钟旋转；
(e) 将该金属或金属合金的5.08厘米直径靶在40瓦的恒定功率下保持在DC磁控溅射装置下方15分钟的沉积时间以在基底片的至少一部分上涂布导电层（为了将靶初始化，在将基底引入真空室之前，将靶在40瓦的恒定功率下保持在DC磁控溅射装置下方5分钟的预溅射时间）；和
(f) 所有沉积在室温下进行。
从如上文提供的通过物理气相沉积形成的薄膜电极膜切割尺寸为5.08 cm x7.62 cm的独立薄膜电极。使用在三电极配置中的Gamry Instruments Reference 600恒电位器进行电化学实验，该电化学电池含有置于Gamry Instruments VistaShield法拉第笼内的薄膜电极膜。通过用具有在其中冲切出的单个3 mm直径孔的电镀带部分掩蔽薄膜电极而将各薄膜电极形成工作电极。因此，薄膜电极的由冲切孔形成的未掩蔽部分提供0.0707平方厘米的几何工作电极表面积。薄膜电极的未掩蔽部分的另一不同区域充当与恒电位器的工作电极引线的电连接点。将薄膜电极的掩蔽部分置于非导电材料，如塑料的平支承块上。此后将薄膜电极置于玻璃电化学电池的工作电极端口中。将薄膜电极的暴露的3 mm直径部分置于电化学电池的工作电极端口的底部开口的中心附近。用夹具和O形环密封电化学电池的工作电极端口。该电化学电池还含有包括饱和甘汞参比电极的参比电极和碳辅助电极。参比电极和辅助电极分别置于参比电极端口和辅助电极端口。另外，参比电极和辅助电极分别连向恒电位器的参考引线和辅助引线。电化学电池还包括气流端口，经其脱气和用惰性气体，如氮气覆盖试验溶液。
根据上文论述的程序由含有不同量的镍、铬和铁的合金制备薄膜电极。所用合金列在下表1中。
表1: 合金（以重量%计的元素）
Figure 401211DEST_PATH_IMAGE001
合金1-8和10-15是以根据表1的组成定制的。相信这些合金基本不含任何其它元素。合金9是市售INCONEL® 600合金，相信其包含附加痕量（或更高）浓度的未显示在表1中的某些元素。
由市售非贵金属合金制备另外的薄膜电极。所用的商业合金都以商品名Inconel®出售。对各种Inconel®金属合金报道的合金组成列在下表2中。
表2: Inconel®合金（来源: www.specialmetals.com/alloys）
Figure 974144DEST_PATH_IMAGE002
*是指最大浓度。
1型线性扫描伏安试验描述
可以使用1型线性扫描伏安试验测试薄膜电极的电化学响应。1型线性扫描伏安试验包括下列步骤：将在pH 7.1下的含有145 mM氯化钠的50毫升10 mM磷酸钾缓冲液置于电化学电池中并用塞子密封电化学电池。与气流端口相连的气体入口和出口配件允许使用中孔过滤棒借助氮气流进行缓冲液的惰性气体鼓泡（即脱气）。气流端口另外允许将气流从过滤棒切换至顶空覆盖布置。将气体出口连向油鼓泡器以防止外部气体（例如空气）反向扩散到电化学电池中。在将气流切换到覆盖配置之前，用磁力搅拌棒搅拌缓冲液，同时用氮气鼓泡至少5分钟。否则在通过1型线性扫描伏安试验进行的电化学实验的过程中不存在来自鼓泡或其它的缓冲液搅动（即该溶液在电化学测试过程中静止）。
对电化学电池内的包含工作电极的薄膜电极进行线性扫描伏安试验。在工作电极和参比电极（即饱和甘汞参比电极）之间测得的用于线性扫描伏安法的初始电压电位相对于开路电位（也称作静止电位）为0 V，并在伏安实验前至少10秒的静止期后，以25 mV/秒阳极扫描电压电位直至观察到至少50 µA的电流。对于含有Fe(II)[CN]6介体的溶液，该介体以1 mM浓度存在，线性扫描伏安法条件在其它方面与无介体溶液相同。
向薄膜电极施加1型线性扫描伏安试验
使用1型线性扫描伏安试验测试许多不同的薄膜电极。更详细地，测试由选自表1中所列的各非贵金属合金（合金1-15）的导电层形成的薄膜电极。具体而言，测试下列薄膜电极：分别由合金1 - 15的导电层形成的薄膜电极。此外，测试由表2中所列的各种INCONEL®金属合金的导电层形成的薄膜电极。
此类试验的结果图示说明在图3 - 7中。表1显示Fe(II)[CN]6介体的氧化波电压的数值表示（标题为Epeak,anodic的列中列举的数据）。表1还显示在+0.76V vs SCE参比电极下出现的氧化波的峰值阳极电流（标题为i0.76V的列中列举的数据）。这一峰值阳极电流值可被解释为表1中所列的任何特定合金的阳极稳定性的指示。通常合意的是，生物传感器中所用的薄膜电极表现出在尽可能低的电压下出现的Fe(II)[CN]6的峰值阳极电流。也通常合意的是，生物传感器中所用的薄膜电极表现出在某些电极电位的影响下最小化和/或降低的电流。图3是使用无介体的磷酸盐缓冲溶液对来自表1的某些合金进行的1型线性扫描伏安试验的曲线图，并图示说明作为铁含量的函数的合金的背景电流或阳极稳定性。如图3中图示说明，由合金5、6、9和11（来自表1）形成的薄膜电极表明随着铁含量提高，阳极击穿持续改善。如图5中图示说明，在合金中的低Fe浓度下在+0.76V vs SCE下的电流迅速下降，然后在8 – 30% Fe浓度范围内较慢下降。图3的考察揭示，将受试合金的铁含量从5提高到12重量%带来更高的阳极稳定性。电极膜的通常合意的特征是具有足够的阳极稳定性以使电极本身的氧化不会明显影响血糖仪测得的电流。这（电极氧化）会造成报道的葡萄糖结果的正偏差和降低的精确度。
图4是使用磷酸盐缓冲溶液和Fe(II)[CN]6介体对用于图3的来自表1的相同合金（合金5、6、9和11）进行的1型线性扫描伏安试验的曲线图，并图示说明由发生Fe(II)[CN]6氧化时的电压所示的对于这些合金的Fe(II)[CN]6介体的非均质电子转移动力学。图6图示说明表1中所列的所有合金的氧化波电压。对于某些合金，非均质电子转移动力学如此缓慢以致难以识别Fe(II)[CN]6介体的氧化波。对于这些难以识别的波，在+0.4V标绘字母“B”，其表明波宽并且难以识别为分立的氧化波。较高的正（更阳极）电压指示较慢的非均质电子转移动力学。通常合意的是，传感器如血糖传感器中的电极材料具有尽可能快的非均质电子转移动力学以使运行传感器所需的外加氧化电压尽可能小。在一些实施方案中，生物传感器可在足够阳极的电压下运行以通过电活性物质（例如介体）的扩散控制工作电极电流。如果外加电压太氧化，可能将血液中可能存在的干扰物质，如尿酸、乙酰氨基苯酚等氧化。这可能造成测定的葡萄糖浓度的不合意的正偏差和较不精确的传感器。因此需要具有足够快的非均质电子转移动力学以实现尽可能温和（例如低）的氧化电位，和足够阳极稳定的电极膜材料以防止由电极材料本身的氧化形成的大的背景氧化电流。图4的考察揭示，与含12重量%铁的合金相比，对于含8重量%铁的合金，亚铁氰化物的非均质电子转移动力学显著提高。更高的铁含量继续减慢电子转移动力学直至其变得不再可用于生物传感器应用。相信用于生物传感器的电极膜应具有足够快的非均质电子转移动力学和充足的阳极稳定性之间的充分平衡才可用。
图7是使用磷酸盐缓冲溶液和Fe(II)[CN]6介体对来自表2的合金进行的1型线性扫描伏安试验的曲线图，并图示说明对于这些合金的亚铁氰化物的非均质电子转移动力学。这三种合金各自的Fe(II)[CN]6氧化波在该曲线图中用*标示。图7的考察揭示，如由较小的阳极氧化波所示，Inconel® 600合金具有优于Inconel® 625和Inconel® X750合金的电子转移动力学。图7的进一步考察揭示，如由电极膜的阳极击穿产生的氧化电流迅速升高时的电位（在该曲线图中用“AB”标记）所示，Inconel 625的阳极稳定性明显小于Inconel® 600和Inconel® X750。Inconel® 783合金太磁性以致无法溅射（通过DC磁控溅射）和无法形成薄膜电极。
本公开的实施方案的上述详述意在足够详细地描述本发明的各种方面以使本领域技术人员能够实施本发明。可以采用其它实施方案并可作出改变而不背离本发明的范围。上述详述因此不应在限制意义上解释。本发明的范围仅由后续常规实用应用中呈现的权利要求以及这样的权利要求赋予的等同物的完整范围限定。
在本说明书中，提到“一个实施方案”、“一实施方案”或“实施方案”是指提到的一个或多个特征包括在该技术的至少一个实施方案中。在本说明书中单独提到“一个实施方案”、“一实施方案”或“实施方案”不一定是指同一实施方案并且也不互相排斥，除非这样规定和/或除非本领域技术人员从说明书中显而易见。例如，一个实施方案中描述的特征、步骤等也可能包括在另一些实施方案中，但不一定包括。因此，本技术可包括本文所述的实施方案的各种组合和/或整合。
当本公开属于没有实质性背离下文权利要求书中所述但在下文权利要求书中所述的本发明的字面范围之外的任何情况（apparatus）时，发明人在此陈述他们的意图以依赖等同原则确定和评价本公开的公平合理的范围。
定义
应该理解的是，下文无意构成所定义的术语的排他列表。在上文的描述中可能提供其它定义，例如在伴随着所定义的术语在文中的使用时。
本文所用的术语“一个”、“一种”和“该”是指一个或多个。
本文所用的术语“和/或”当用于两个或更多个项目的列表中时，是指任一所列项目可以独自使用或可以使用两个或更多个所列项目的任何组合。例如，如果一组合物被描述成含有组分A、B和/或C，该组合物可以仅含A；仅含B；仅含C；含A和B的组合；含A和C的组合；含B和C的组合；或含A、B和C的组合。
本文所用的术语“包含”是用于从该术语前列举的对象过渡到该术语后列举的一个或多个要素的开放性过渡术语，其中该过渡术语后列举的一个或多个要素不一定是构成该对象的仅有要素。
本文所用的术语“具有”具有与上文提供的“包含”相同的开放含义。
本文所用的术语“包括”具有与上文提供的“包含”相同的开放含义。
数值范围
本说明书使用数值范围量化与本发明相关的某些参数。应该理解的是，当提供数值范围时，这样的范围应被解释为对仅列举该范围的下限值的权利要求限定以及仅列举该范围的上限值的权利要求限定提供字面支持。例如，10至100的公开数值范围为列举“大于10”（无上限）的权利要求和列举“小于100”（无下限）的权利要求提供字面支持。

Claims (19)

1.用于分析生物样品的生物传感器组件，所述生物传感器组件包括：
基底；
涂布在所述基底上的导电层，和
用于与所述生物样品电化学反应的生物反应物，
其中所述导电层包含镍、铬和铁，
其中所述导电层中的镍和铬的总重量%为80至小于95重量%，
其中所述导电层中的铁的重量%为大于5重量%和小于12重量%，并且
其中所述导电层中的镍的重量%为至少70重量%。
2.根据权利要求1的生物传感器组件，其中所述生物传感器组件包含电极。
3.根据权利要求2的生物传感器组件，其中所述电极是工作电极或参比电极或对电极。
4.根据权利要求1的生物传感器组件，其中所述生物传感器是血糖传感器。
5.根据权利要求1的生物传感器组件，其中所述生物传感器组件包含试纸。
6.根据权利要求1的生物传感器组件，其中所述基底具有25至500 µm的厚度且所述导电层具有15至200 nm的厚度。
7.根据权利要求1的生物传感器组件，其中所述导电层物理气相沉积在所述基底上。
8.根据权利要求7的生物传感器组件，其中所述导电层溅射在所述基底上。
9.根据权利要求1的生物传感器组件，其中所述导电层中的铁的重量%为6至11重量%。
10.根据权利要求1的生物传感器组件，其中所述导电层中的铬的重量%为大于13重量%和小于18重量%。
11.根据权利要求10的生物传感器组件，其中所述导电层中的铬的重量%为14至17重量%。
12.根据权利要求11的生物传感器组件，其中所述导电层中的镍的重量%为72重量%或更多。
13.根据权利要求1的生物传感器组件，其中所述导电层不包含基于等于100重量%的导电层总重量计以大于1重量%的量存在的任何其它元素物质。
14.根据权利要求1的生物传感器组件，其中所述导电层包含0至0.2重量%钼。
15.根据权利要求14的生物传感器组件，其中所述导电层不含钼。
16.根据权利要求1的生物传感器组件，其中所述基底包含柔性非导电膜。
17.根据权利要求1的生物传感器组件，其中所述基底包含聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。
18.根据权利要求1的生物传感器组件，其中所述生物传感器组件具有不大于20%的可见光透射率。
19.根据权利要求1的生物传感器组件，其中所述生物传感器组件具有不大于100欧姆/平方的薄层电阻。
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