TW202235052A - 製造分析物感測器的至少一個電極之方法 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種製造分析物感測器 (112) 的至少一個電極 (110) 之方法。該方法包含下列步驟：
a) 提供 (116) 模板 (118)，其中該模板 (118) 包含第一模板側 (120)、第二模板側 (122) 及從該第一模板側 (120) 貫穿至該第二模板側 (122) 的至少一個通孔 (124)，其中該第一模板側 (120) 和該第二模板側 (122) 中之至少一者具有第一濕潤性質；
b) 提供 (126) 基板 (128)，其中該基板 (128) 包含第一側 (130) 及第二側 (134)；
c) 將該模板 (118) 施加 (136) 至該基板 (128) 的該第一側 (130)；
d) 將低黏度組成物 (140) 施加 (138) 至該模板 (118) 的該通孔 (124) 內；其中該低黏度組成物 (140) 具有與該第一模板側 (120) 和該第二模板側 (122) 中之至少一者的該第一濕潤性質相反的第二濕潤性質；
e) 乾燥 (141) 該低黏度組成物 (140)；
f) 獲得 (142) 該至少一個電極 (110)。
Description
本發明涉及一種製造分析物感測器之至少一個電極或測試場的方法且涉及一種包含該電極或該測試場之分析物感測器，還涉及該分析物感測器用於檢測樣品中至少一種分析物之用途。分析物感測器可以主要用於體液中分析物濃度之長期監測，特定而言葡萄糖水平或體液中一種或多種其他分析物之濃度。本發明可以應用於家庭護理和專業護理領域，諸如醫院中。然而，其他應用也是可行的。
監測某些身體機能，更特別地監測某些分析物的一種或多種濃度，在預防和治療各種疾病中扮演重要角色。在不限制進一步可能的應用的情況下，以下參照組織間隙液中的葡萄糖監測來描述本發明。然而，本發明也可以應用於其他類型之分析物。除了光學測量之外，可以具體而言藉由使用電化學分析物感測器執行葡萄糖監測。從 US 5,413,690 A、US 5,762,770 A、US 5,798,031 A、US 6,129,823 A 或 US 2005/0013731 A1 已知用於測量體液中葡萄糖之電化學分析物感測器的實例。
除了以目標方式從使用者（即人類或動物）採集體液樣品並檢查分析物濃度之「單點測量 (spot measurement)」之外，連續測量亦越來越廣泛地確立。因此，最近，間質組織中的葡萄糖之連續測量 (亦稱為「連續葡萄糖監測」或縮寫為「CGM」) 已被確立為管理、監測及控制糖尿病狀態的另一重要方法。在本文中，活性感測器區域被直接施加到通常佈置在間質組織中的測量部位，且可以例如藉由使用酶，特定而言葡萄糖氧化酶 (GOD) 及/或葡萄糖脫氫酶 (GDH) 將葡萄糖轉化為帶電實體。從而，可檢測之電荷可以與葡萄糖濃度相關並且因此可以被用作測量變量。實例描述於 US 6,360,888 B1 或 US 2008/0242962 A1 中。
在分析物感測器之製造期間，需要將化學試劑施加到感測器基板上，例如碳箔、金箔或塑料箔，並使位置及形狀準確。關於諸如基於低揮發性溶劑製造之高黏度糊狀流體，例如可以使用網版印刷或旋轉網版印刷技術。然而，使用水基或溶劑基低黏度流體進行離散塗佈要困難得多。例如，在基板上直接施加具有 ≤ 4 mm 之線寬的細線、具有 ≤ 4 mm 之直徑的圓或具有 ≤ 4 mm 之邊長的正方形或矩形可能非常困難。網版印刷或許是不可能的，因為流體可在感測器基板之表面上及網版上流動，從而使所有部分都被潤濕。作為標準技術，點膠技術通常被使用，其中可以將個位數奈米升範圍內的單一小液滴施加到基板，或者可以使用針或套管在移動的基板上施加線。
儘管上述技術取得了一些成果，但仍然存在一些挑戰。通常，基板之潤濕表面由流體之表面張力及基板之表面能界定。以這種方式施加銳邊矩形或許是不可能的。此外，施加離散的二維元素 (諸如圓) 可能導致生產速度緩慢。此外，由於乾燥過程中流體的滲出，可能無法塗佈 ＞ 50-100 μm 之較大濕式塗佈厚度。甚至諸如電極點的分層塗佈也可能難以實現，因為流體可能滲入下層。
EP1690087 描述了經塗佈之測試元件，特定而言包含毛細間隙之測試元件。該測試元件至少在環繞毛細間隙之區域中包含疏水性結構之塗層。
Pellitero 等人「電化學橫向流動裝置之快速成型：模板電極 (Rapid prototyping of electrochemical lateral flow devices: stencilled electrodes)」，Analyst 2016，141，2515 中描述了電化學橫向流動裝置之快速成型。建議在現場準備一個模板，其可限制孔的可用形狀及尺寸。具體而言，Pellitero 等人建議在襯墊上塗佈膠水，該襯墊稍後將用作樣板，並施加糊劑。膠水保留在糊劑下方之基板上。模板之一側係疏水性的，使得將模板固定到基板上之膠水不會被去除。
WO 2016/064881 A1 描述了一種可以使用網版印刷技術製造之紙基板、微流體裝置。該裝置包括疏水性基板，可以使用模板將親水性油墨施加到該疏水性基板。該文件沒有提供關於模板之細節。
WO 2014/025430 A2 描述了使用模板製造電化學生物感測器之方法、結構、裝置及系統。
KR 101 352 665 B 揭示了用於生物感測器之網版印刷電極及其製造方法。
WO 2016/090189 A1 描述了一種非侵入性表皮電化學感測器及其製造方法。
所欲解決之問題
因此，本發明之目的係提供一種製造分析物感測器之至少一個電極及/或至少一個測試場的方法、一種分析物感測器及其用途，這至少部分地避免了已知分析物感測器及相關方法之缺點且至少部分地因應上述挑戰。具體而言，期望該方法及該等裝置允許能夠在小區域內 (諸如約 ＜= 3 mm) 塗佈銳邊及角落 (特定而言 90°) 之批量生產式塗佈方法。
該問題藉由具有獨立請求項之特徵的用於製造分析物感測器之至少一個電極的方法、分析物感測器及其用途來解決。可用單獨方式或以任何隨意組合方式實現的有利實施例列於附屬請求項以及整個說明書中。
如下文中所使用，術語「具有 (have)」、「包含 (comprise)」或「包括 (include)」或其任何任意文法變化係以非排他性方式使用。因此，此等術語既可指涉其中除了藉由此等術語所引入之特徵之外，在本文中描述的實體中並無進一步特徵存在之情形，亦可指涉其中存在一個或多個進一步特徵之情形。作為一示例，表述「A 具有 B」、「A 包含 B」及「A 包括 B」既可指其中除了 B 之外無其他元件存在於 A 中之情形 (即，其中 A 僅由及排他性地由 B 組成之情形) 且亦可指其中除了 B 之外一個或多個進一步元件 (例如元件 C、元件 C 及 D 或甚至進一步元件) 存在於實體 A 中之情形。
此外，應注意的是，表示特徵或元件可存在一次或多於一次之術語「至少一 (at least one)」、「一個或多個 (one or more)」或類似表述通常在引入各別特徵或元件時將僅使用一次。在下文中，在大多數情況中，在涉及各別特徵或元件時，表述「至少一」或「一個或多個」將不會重複，儘管有各別特徵或元件可存在一次或多於一次之事實。
進一步地，如在下文中所使用的，術語「較佳地 (preferably)」、「更佳地 (more preferably)」、「特別地 (particularly)」、「更特別地 (more particularly)」、「具體而言 (specifically)」、「更具體而言 (more specifically)」或類似術語與可選特徵一起使用，而不限制替換方案的可能性。因此，藉由此等術語引入之特徵係可選之特徵且並不意欲以任何方式限制申請專利範圍之範疇。如熟習技術者將認識到，本發明可藉由使用替代特徵來執行。類似地，藉由「在本發明之一實施例中 (in an embodiment of the invention)」或類似表述所引入之特徵意欲為可選之特徵，而對於本發明之替代實施例無任何限制，對於本發明之範疇無任何限制且對於組合以此方式引入之特徵與本發明之其他可選之或非可選之特徵之可能性無任何限制。
在本發明之第一態樣中，揭示一種製造分析物感測器之至少一個電極的方法。此外，揭示了一種製造分析物感測器之至少一個測試場的方法。
以下參照製造該至少一個電極來描述這些方法。然而，本領域技術人員將立即註意到，所給定實施例及定義亦可應用於製造該至少一個測試場的方法。
如本文所使用，術語「分析物感測器」為廣義術語，且對於所屬技術領域中具有通常知識者而言應給予其普通及習慣上的含義，而不限於特殊或定制化的含義。該術語具體而言可以指但不限於任意裝置，其經組態以藉由獲取用於實施至少一種醫學分析之至少一個測量訊號來執行分析物檢測。特定而言，分析物感測器可為電化學感測器或光學感測器。
如本文所用，術語「電化學感測器」係指適合於檢測分析物之電化學可檢測特性 (諸如電化學檢測反應) 的分析物感測器。因此，例如，可藉由施加且比較一個或多個電極電位來檢測電化學檢測反應。具體而言，電化學感測器可適合於產生可直接地或間接地指示電化學檢測反應之存在及/或程度的至少一個測量訊號，諸如至少一個電流訊號及/或至少一個電壓訊號。測量可為定量及/或定性測量。其他實施例也是可行的。
如本文所用，術語「光學感測器」係指適合於執行分析物之至少一種光學檢測的分析物感測器。如本文所用，術語「光學檢測」係指使用光學測試化學品 (諸如在分析物存在的情況下發生顏色變化之變色測試化學品) 來檢測反應。顏色變化具體而言可取決於樣品中存在的分析物的量。藉由光學檢測，特定而言分析測試場上斑點之顏色來確定分析物的技術係技術人員習知的。其他實施例也是可行的。術語「測試場」可以涉及連續量或不連續量的測試化學物 (亦表示為測試化學品)，其較佳地由至少一個載體承載，諸如由至少一個載體膜承載，在本文中為基板。測試化學物可形成測試場之一個或多個膜或層或可包含在測試場之一個或多個膜或層中，及/或測試場可包括具有一個或多個層的層設置，其中層中的至少一個層包括測試化學物。因此，本發明還設想測試化學物包含至少一種與分析物反應的化學試劑，以在分析物存在的情況下產生顏色變化。可以根據待評估之分析物來選擇測試化學物。正如本領域中所習知的，有許多化學物可對應各種分析物的每一種進行使用。因此，選擇合適的化學物是本領域技術人員習知的，並且為了使人們能夠製備和使用本發明，這裡不需要進一步的描述。
分析物感測器可特定而言為活體內感測器。特別較佳地，分析物感測器可為完全或部分可植入式分析物感測器，其可以特別地適合於在皮下組織中檢測使用者體液中，特定而言組織間隙液中的分析物。如本文所用，術語「可植入式分析物感測器」或「經皮分析物感測器」係指適合於完全或至少部分地佈置在患者或使用者之身體組織內的任意分析物感測器。為此目的，分析物感測器可包括可插入部分。在本文中，術語「可插入部分」大致上係指經組態為可插入任意身體組織中之元件的部分或組分。分析物感測器之其他部分或組分可以保留在身體組織之外，例如相對電極及/或參考電極或組合的相對/參考電極可以保留在身體組織之外。較佳地，可插入的部分可完全或部分地包含生物相容性表面，至少在典型的持續使用期間，可儘量減小對使用者或身體組織產生的有害影響。為此目的，可插入部分可以完全或部分地覆蓋有至少一個生物相容性膜層，諸如至少一個聚合物膜層，例如凝膠膜。
可替代地，分析物感測器可為離體或活體外感測器。分析物感測器可以包括至少一個測試元件，諸如至少一個電化學測試元件，其經組態以藉由使用至少一個電化學測量 (諸如測量至少一個電壓及/或至少一個電流) 來檢測分析物。另外地或可替代地，可以使用其他類型之測試元件。測試元件較佳地為測試條，即條狀測試元件，諸如具有 5 mm 至 100 mm、較佳地 10 mm 至 50 mm 之條長及較佳地 1 mm 至 30 mm、較佳地 3 mm 至 10 mm 之條寬的測試元件。測試條之厚度較佳地低於 2 mm、較佳地低於 500 µm。測試條較佳地可為撓性的，諸如用手可使其變形。測試元件可包含一種或多種化學試劑 (亦稱為測試化學品)，其在待檢測之分析物存在的情況下能夠進行一種或多種可檢測的檢測反應。關於包含於測試元件中的化學試劑，可參考例如 J. Hoenes 等人: The Technology Behind Glucose Meters: Test Strips, Diabetes Technology & Therapeutics，第 10 卷，增刊 1，2008 年，S-10 至 S-26。其他類型之化學試劑是可行的，且可用於執行本發明。
如進一步通常所用，術語「使用者」及「患者」係指人類或動物，不論實際上人類或動物分別處於健康狀況中亦或患有一種或多種疾病。作為一實例，使用者或患者可為患有糖尿病之人類或動物。然而，另外地或可替代地，本發明可應用於其他類型之使用者、患者或疾病。
如進一步通常所用，術語「體液」通常係指流體，特定而言液體，其通常存在於使用者或患者之身體或身體組織中及/或可由使用者或患者之身體產生。較佳地，體液可選自由血液及組織間隙液組成之群組。然而，另外地或可替代地，可使用一種或多種其他類型之體液，諸如唾液、眼淚、尿液或其他體液。在活體內感測器之情況下，在檢測至少一種分析物期間，體液可能存在於身體或身體組織內。因此，分析物感測器之組態可以具體而言在身體組織內檢測至少一種分析物。
如本文進一步所用，術語「分析物」係指存在於體液中之任意元素、組分或化合物，其中分析物之存在及/或濃度可能是使用者、患者或醫務人員 (諸如醫生) 感興趣的。特定而言，分析物可為或可包含至少一種任意化學物質或化學化合物，其可參與使用者或患者之新陳代謝，諸如至少一種代謝物。作為一實例，至少一種分析物可選自由以下所組成之群組：葡萄糖、膽固醇、三酸甘油酯、乳酸鹽，特定而言為葡萄糖。然而，另外地或可替代地，可使用其他類型之分析物及/或可測定任何分析物組合。具體而言，至少一種分析物之測定可特定而言為分析物特異性檢測。在不限制進一步可能的應用的情況下，本文特別參考葡萄糖，特定而言組織間隙液中的葡萄糖之檢測及/或監測來描述本發明。
分析物感測器可以包括至少一個電化學電池，該電化學電池包括至少一對電極。具體而言，分析物感測器可以包括至少一個工作電極及至少一個另外電極以及各自的電路。另外電極可為相對電極及/或參考電極或組合的相對/參考電極。工作電極可在極化電壓下對所關注分析物敏感，該極化電壓可施加在工作電極及參考電極之間且可由恆電位器進行調節。測量訊號可作為相對電極和工作電極之間的電流而提供。可不存在單獨的相對電極，而可存在準參考電極，其亦可用作相對電極。
如本文中所使用的術語「電極」為一廣義術語且對於所屬技術領域中具有通常知識者而言應給予其普通及習慣含義，且不應限於特殊或定制化含義。該術語具體而言可係指但不限於經組態以直接或經由至少一個半透膜或層接觸體液之分析物感測器的實體。電極可以體現為在電極之至少一個表面上可發生電化學反應。特定而言，電極可以體現為在電極的選定表面可發生氧化過程及/或還原過程。通常，術語「氧化過程」係指第一化學或生化反應，在該反應期間電子從第一物質如原子、離子或分子釋放，從而被氧化。其他物質可以藉由其接受經釋放之電子的進一步化學或生化反應通常由術語「還原過程」命名。第一反應及進一步反應也可以一起稱為「氧化還原反應」。從而，可以產生與移動電荷有關的電流。在本文中，氧化還原反應之詳細過程可能受施加電位的影響。
電極可以包括導電材料，特定而言電性導電材料。如通常所用，術語「導電材料」係指設計用於傳導電流使其透過之物質。為此目的，具有低電阻之高導電材料係較佳地，特定而言為了避免物質內的電流所攜帶之電能的耗散。較佳地，導電材料可以選自貴金屬，尤其是金；或由電性導電碳材料形成；然而，其他種類的導電材料也是可行的。
電極，特定而言工作電極還可以包括設置在電性導電材料上之至少一種化學試劑。化學試劑可為或可包含至少一種聚合物材料，具體而言至少一種聚合物材料及至少一種含金屬的錯合物。含金屬錯合物可選自由過渡金屬元素錯合物組成之群組，具體而言，含金屬錯合物可選自由以下組成之群：鋨錯合物、釕錯合物、釩錯合物、鈷錯合物及鐵錯合物，諸如二茂鐵，諸如 2-胺基乙基二茂鐵。甚至更具體而言，化學試劑可為如例如 WO 01/36660 A2 中所述之聚合過渡金屬錯合物，該文獻之內容藉由引用包括於本文中。特定而言，化學試劑可包含負載有經由雙牙基鍵共價耦合之聚(雙-亞胺基) Os 錯合物的經改質之聚(乙烯基吡啶)主鏈。化學試劑可進一步描述於 Feldmann 等人所著之 Diabetes Technology & Therapeutics, 5 (5), 2003, 769-779，其內容藉由引用包括於本文中。
製造分析物感測器之至少一個電極的方法包括以下步驟：
a) 提供模板，其中該模板包括第一模板側、第二模板側及至少一個從第一模板側貫穿至第二模板側之通孔，其中第一模板側及第二模板側中的至少一者具有第一濕潤性質；
b) 提供基板，其中該基板包含第一側及第二側；
c) 將模板施加到基板之第一側；
d) 將低黏度組成物施加到模板之通孔中，其中低黏度組成物具有與第一模板側及第二模板側中的至少一者之第一濕潤性質相反的第二濕潤性質；
e) 乾燥低黏度組成物；
f) 獲得至少一個電極。
在本文中，所指示之步驟可以較佳地以給定的順序進行，其中特定而言，步驟 a) 及 b) 的順序可以在不改變方法的結果的情況下進行交換。此外，也可以執行其他步驟，無論是否在此描述。
具體而言，本發明提出一種藉由工作電極場之模板印刷來製造至少一個電極，特定而言分析物感測器之工作電極的方法。該方法特別適合於分析物感測器之批量生產。使用模板印刷可以在約 ＜= 3 mm 之小區域內製造銳邊及銳利的 90° 角落，這是其他批量生產塗佈方法無法實現的。
如本文中所使用的術語「模板」為一廣義術語且對於所屬技術領域中具有通常知識者而言應給予其普通及習慣含義，且不應限於特殊或定制化含義。該術語具體而言可以指但不限於用於將組成物印刷到基板上之至少一種工具，特定而言至少一種樣板及/或至少一種圖案及/或至少一種掩模。模板可以界定待製造之電極的幾何構造及/或形狀。術語「幾何構造」可以指電極之尺寸，諸如大小、長度、厚度等。
模板可以包括具有至少一個通孔之至少一個箔。例如，箔可為金屬箔或塑料箔。通常，任意撓性箔都可以用作模板，其兩側均係疏水性的。特定而言，可以使用具有低表面能，具體而言表面能之低極性部分的箔。例如，表面能之極性部分可為 ＜ 10 mN/m，較佳地 ＜ 5 mN/m，其中表面能之極性部分可以藉由 Owens, Wendt, Rabel and Kaelble (OWKR) 方法進行測量。額外的矽化可能是有利的。特定而言，如果模板之材料可為磁性的，則這可以改良模板在基板上的固定。例如，模板可以包括至少一個經矽化之襯墊。藉由使用矽或蠟層可以實現低表面能。其他種類的箔也是可行的。如本文中所使用的術語「提供模板」為一廣義術語且對於所屬技術領域中具有通常知識者而言應給予其普通及習慣含義，且不應限於特殊或定制化含義。該術語具體而言可以指但不限於製造模板及/或選擇預製模板。如上文所概述，模板包括至少一個通孔。提供模板可以包括將通孔切割及/或沖壓到箔中。可以藉由雷射切割及/或沖壓將通孔切入箔中。通孔可以具有待製造之電極的幾何構造及/或形狀。模板可以包含複數個通孔。通孔可以具有 ≤ 4 mm，較佳地 ≤ 1 mm，更佳地 ≤ 0.5 mm 之直徑。模板可以具有預定或選定的厚度。模板之厚度可以稍後在印刷期間界定濕膜厚度，特定而言為低黏度組成物的濕膜厚度。例如，模板可以具有 ≥ 50 μm，較佳為 ≥ 100 µm，更佳為 ≥ 500 µm 的厚度。模板可以使用片材製程及/或至少一種卷對卷製程來提供，特別是製造模板。
模板可以具有平面形狀。如通常所用，術語「平面」係指包括二維延伸之主體，通常表示為平面主體之「側」，其超過第三維度之延伸 (通常表示為平面主體之「厚度」) 的 2 倍、至少 5 倍、至少 10 倍或甚至至少 20 倍或更多。模板可以具體而言具有細長形狀，諸如片狀或條狀或桿狀；然而，其他種類的形狀也是可行的。如通常所用，術語「細長形狀」表示平面主體之每一側在沿伸長的方向上具有延伸，該延伸超過與其垂直之延伸至少 2 倍、至少 5 倍、至少 10 倍或甚至至少 20 倍或更多。垂直於伸長方向之延伸可以表示厚度。
如本文中所使用的術語「模板側」為一廣義術語且對於所屬技術領域中具有通常知識者而言應給予其普通及習慣含義，且不應限於特殊或定制化含義。該術語具體而言可指但不限於模板之區域。模板可以具有四側，特定而言六側，其中兩側彼此相對。第一模板側可為模板被施加到基板上時背離基板之模板的側。第二模板側可為模板被施加到基板上時接觸基板之模板的側。模板的第三側及第四側，特定而言第五側及第六側可以界定模板的高度。模板的定向可以相對於基板預先界定。然而，多個實施例也是可能的，其中第一模板側及第二模板側係可互換的，使得模板可以在兩個方向上使用。
如本文所用，通常，術語「第一」、「第二」及「第三」被認為是沒有指定順序且不排除可能存在該種類之其他元件的可能性的描述。
如本文中所使用的術語「濕潤性質」為一廣義術語且對於所屬技術領域中具有通常知識者而言應給予其普通及習慣含義，且不應限於特殊或定制化含義。該術語具體而言可以指但不限於表面濕潤性，其特定而言涉及表面自由能及幾何結構。因此，特定而言第一模板側之表面及第二模板側之表面中的至少一者具有第一濕潤性質。濕潤性質可為疏水性、親水性、極性或非極性中的一者或多者。如本文中所使用的術語「疏水性」為一廣義術語且對於所屬技術領域中具有通常知識者而言應給予其普通及習慣含義，且不應限於特殊或定制化含義。該術語具體而言可以指但不限於具有大於 90° 之水接觸角的表面。如本文中所使用的術語「親水性」為一廣義術語且對於所屬技術領域中具有通常知識者而言應給予其普通及習慣含義，且不應限於特殊或定制化含義。該術語具體而言可以指但不限於具有小於 90° 之水接觸角的表面。接觸角可藉由使用測角儀來測量。測量接觸角之技術係技術人員習知的。
第一濕潤性質可為疏水性或親水性。第二濕潤性質可為疏水性或親水性。第一模板側及第二模板側中的至少一者可以具有與低黏度組成物相反的濕潤性質，特定而言相反的極性。
在本發明之上下文中且關於濕潤性質的術語「相反」具有本領域技術人員所理解之含義。特定而言，術語「相反」意味著濕潤性具有相反的行為，例如關於親水性及/或極性。這意味著例如一種濕潤性質為親水性而另一種濕潤性質為疏水性及/或一種濕潤性質為極性而另一種濕潤性質為非極性 (亦稱為無極性)。通常，相反的濕潤性質意味著模板表面及低黏度組成物在接觸時相互排斥及/或它們最大程度減小接觸表面。
第一模板側及第二模板側中的至少一者可係疏水性的且低黏度組成物可係親水性的。較佳地，兩個模板側可均係疏水性的。特定而言，模板之整個或總體表面可係疏水性的。術語「模板之整個或總體表面」可係指第一模板側、第二模板側及孔之表面。例如，模板可以矽疏水化處理。可替代地，第一模板側及第二模板側中的至少一者可係親水性的，而低黏度組成物可係疏水性的。至少一個模板側及低黏度組成物之間的排斥力具有將低黏度組成物固定在模板內，特定而言通孔內之效果，使得基板不會在由通孔界定之區域上方被潤濕。可以實現低黏度組成物與具有小直徑之點膠套管相比之降低的剪切。
特定而言，第一模板側及第二模板側具有低表面能，具體而言表面能之低極性部分。這可以允許低黏度組成物保持在模板之通孔內，且不會在模板之上方或下方擴散。具體而言，第一模板側及第二模板側可均係疏水性的。更具體而言，第一模板側及第二模板側可均具有表面能之低極性部分。這可以允許特定而言水基之低黏度組成物在乾燥步驟期間保持期望的形狀。
基板之表面，特定而言基板之面向模板的第一側可具有與第一濕潤性質相反的第三濕潤性質。具體而言，基板之第一側可係親水性的或疏水性的。特定而言，第三濕潤性質可係親水性的或疏水性的。
如本文中所使用的術語「基板」為一廣義術語且對於所屬技術領域中具有通常知識者而言應給予其普通及習慣含義，且不應限於特殊或定制化含義。該術語具體而言可係指但不限於設計為承載設置在其上或其中之一個或多個其他元件之任意元件。特別較佳地，基板可為平面基板。基板可具體而言具有細長形狀，諸如條狀或桿狀；然而，其他種類的形狀也是可行的。具體而言，基板可為片材。例如，基板可以作為捲起的片材或帶材來提供。基板可以印刷有低黏度組成物且隨後可被切割成單獨的分析物感測器。
基板可以至少部分地、較佳完全地包括至少一種電性絕緣材料，特別是為了避免基板承載之導電元件之間的不需要的電流。例如，電性絕緣材料可以選自聚對苯二甲酸乙二酯 (PET) 或聚碳酸酯 (PC)；然而，其他種類之電性絕緣材料也是可行的。
基板包含第一側及第二側。如通常所用，術語「基板側」係指基板之區域。在特別較佳之佈置中，基板之第一側及第二側可以構成基板的相對側。
基板之第一側可以包括至少一種導電材料。關於術語「導電材料」，參考上面給出的定義。
提供基板可以包括將導電材料層施加到電性絕緣材料之一側上，特定而言第一側上。如本文所用，術語「層」係指包含具有二維之延伸的材料的體積，通常表示為層的「延伸」，該延伸超過第三維之延伸 (通常表示為層的「厚度」) 2 倍、至少 5 倍、至少 10 倍或甚至至少 20 倍或更多倍，其中層可由相應的基板承載，特定而言為了向層提供穩定性及完整性。具體而言，層具有細長形狀，諸如條狀或桿狀；然而，其他種類的形狀也是可行的。通常，層可以部分地或完全地覆蓋基板的相應側。在一個較佳之實施例中，其中層可以僅部分地覆蓋基板之相應側的一部分，絕緣層可以部分地或完全地覆蓋基板之剩餘部分。如本文所用，術語「施加」及「施用」導電材料到基板係指在基板上沉積導電材料之製程。特定而言，該製程可以選自刮板塗佈、化學浴沉積、真空蒸發、濺射、原子層沉積、化學氣相沉積、噴霧熱解、電沉積、陽極氧化、電轉換、無電浸漬生長中之至少一者，連續離子吸附及反應、分子束外延、分子氣相外延、液相外延、噴墨印刷、凹版印刷、柔版印刷、網版印刷、模板印刷、槽模塗佈、刮刀成型及溶液-氣體界面技術。例如，基板可為碳塗佈基板。可以使用藉由經採購之碳糊的刮板塗佈來製造碳塗佈基板。例如，基板可為金塗佈基板。基板可以在兩側包括導電層。基板之第二側可以較佳地係空白的，或者作為替代可以包括至少一種電性絕緣材料。如本文所用，術語「空白」係指未經塗佈之絕緣表面。
如本文所用，術語「施加」及「施用」模板到基板之第一側係指在基板之第一側上沉積模板的製程。可以將模板施加到基板，而無需在第二模板側上使用額外的粘合劑。例如，模板的自重可能就足夠了。另外地或可替代地，模板可以被固定及/或壓在其外邊緣上。另外地或可替代地，在卷對卷製程之情況下，模板可以跨越基板上方。由於疏水性及/或親水性相互作用，可以防止低黏度組成物在模板下方流動。
如本文中所使用的術語「組成物」為一廣義術語且對於所屬技術領域中具有通常知識者而言應給予其普通及習慣含義，且不應限於特殊或定制化含義。該術語具體而言可以指但不限於包含至少兩種不同組分 (即至少一種第一組分及至少一種第二組分) 的任意物質。低黏度組成物可包含及/或可構建及/或可形成電極之化學試劑。具體而言，低黏度組成物可包含水及/或鋨基聚合物。低黏度組成物可包含用於形成化學試劑的反應性組分。可以省略其他添加劑，諸如增稠劑及/或界面活性劑。因此，在一個實施例中，低黏度組成物不包含增稠劑及/或界面活性劑。
如本文中所使用的術語「低黏度」為一廣義術語且對於所屬技術領域中具有通常知識者而言應給予其普通及習慣含義，且不應限於特殊或定制化含義。該術語具體而言可以指但不限於與低摩擦及高流速相關的組成物特性。具體而言，低黏度組成物可為流體及/或糊劑。低黏度組成物之黏度可為 ≤ 200 mPas，較佳地 ≤ 100 mPas，更佳地 ≤ 50 mPas，較佳地在 20℃ 以 10 s
-1的剪切速率測量，較佳地使用錐板黏度計。例如，低黏度組成物之黏度可為約 50 mPas。例如，低黏度組成物之黏度在 20°C 及 10 s
-1的剪切速率時可以為 ＜ 100 mPas。可以使用錐板黏度計測定該黏度。此等技術係技術人員一般已知的。
低黏度組成物被施加到模板之至少一個通孔中。特定而言，待施加的低黏度組成物可以在模板上之任意位置沉積且可為諸如藉由使用刮板或刷板在模板上方進行鋪展、塗抹、剝離中的一者或多者。藉由此製程，至少一個通孔可被低黏度組成物填充。高生產速度係可能的，特定而言藉由使用具有經調適之鋪展、塗抹及剝離的任意寬模板及/或藉由使用卷對卷製程。
每面積低黏度組成物的施加量可為可變的。施加量可以由模板之厚度來界定。
在步驟 e) 中，該方法包括至少一個乾燥步驟，其中低黏度組成物被完全或部分乾燥。因此，低黏度組成物可以在乾燥期間固定，特定而言使得基本上不發生滲出。如本文所用，術語「乾燥」通常係指從低黏度組成物中完全或部分去除一種或多種溶劑及/或藉由在低黏度組成物內引發一種或多種化學反應 (諸如交聯反應)。在後一種情況下，至少一種化學反應可由內部因素引發，諸如低黏度組成物中包含的一種或多種引發劑，及/或可由一種或多種外部影響引發，諸如熱及/或電磁輻射。可以在室溫或更高溫度進行乾燥。例如，可以在 ≤ 50℃ 的溫度進行乾燥。乾燥可以包括以下中的一者或多者：加熱；暴露於熱氣，諸如熱空氣；暴露於電磁輻射，較佳地紫外光譜範圍內的電磁輻射。特定而言，可以在從基板移除模板之前進行乾燥。然而，多個實施例是可行的，其中在移除模板之前低黏度組成物僅部分乾燥，即未完全固化或乾燥。在這種情況下，可以在移除模板後進行額外的乾燥。
具體而言，低黏度組成物在乾燥步驟中僅部分乾燥。例如，在批處理製程中，模板可以使用多次，或者在卷對製程中，模板可以盡快從基板移除。在這些情況下，在乾燥步驟中達到形狀穩定性之後，可以將模板從基板移除。術語「形狀穩定」可以指低黏度組成物在沒有模板之情況下保持其形狀或形式。
該方法可以包括重複步驟 d)，特定而言用於隨後將多於一個低黏度組成物層施加到基板上。 可以在乾燥步驟之前或之後重複步驟 d。在一個實施例中，當重複步驟 d) 時，可以施加另一種低黏度組成物，從而獲得分層的點/正方形等。
在低黏度組成物完全或部分乾燥後，可以從基板移除模板。如本文所使用，術語「獲得電極」為廣義術語，且對於所屬技術領域中具有通常知識者而言應給予其普通及習慣上的含義，而不限於特殊或定制化的含義。該術語具體而言可指但不限於完成電極製造之製程。獲得可以包括最終的製造步驟。如上所述，獲得電極可以包括從基板移除模板。如果在步驟 e) 中，低黏度組成物僅部分乾燥，則步驟 f) 可包括額外的乾燥以完成乾燥。可以在乾燥期間移除模板。
所提出的使用具有低表面能，特定而言表面能之低極性部分的模板來製造至少一個電極的方法可以允許在基板上印刷及/或塗佈任意幾何形狀之低黏度組成物。此外，可以使用不含流變添加劑及/或界面活性劑的低黏度組成物，該流變添加劑及/或表面活性劑在已知方法中必須添加到此類流體中以用於印刷及/或塗佈。
在另一方面，揭示了一種製造至少一個分析物感測器的方法。通常，製造至少一個分析物感測器的方法包括根據上文揭示的一個或多個實施例及/或根據下文進一步詳細揭示的一個或多個實施例來製造至少一個電極。因此，關於製造至少一個分析物感測器之方法的潛在定義、可選實施例或其他細節，可以參考製造至少一個電極之方法的相應揭示。
製造分析物感測器可以包括切割基板。具體而言，製造分析物感測器可以包括使分析物感測器個體化。如本文進一步所用，術語「個體化」通常係指將基板分離成複數個分析物感測器之製程。因此，可以生成即用型分析物感測器及/或分析物感測器之中間產品，其可以視情況從屬於一個或多個後續最終步驟，諸如塗佈步驟。彼等步驟通常為技術人員所習知。
製造分析物感測器可以包括特定而言除了電極之外再製造至少一個另外電極。可以將另外電極製造為佈置在基板之與該電極相對的側上。較佳地，可以在切割基板之前製造另外電極。
在另一方面，揭示了一種用於確定體液樣品中至少一種分析物的分析物感測器。通常，分析物感測器包括至少一個電極，藉由使用根據上文揭示的一個或多個實施例中的一者或多者及/或根據下文進一步詳細揭示的實施例製造至少一個電極的方法來製造該至少一個電極。因此，關於分析物感測器的潛在定義、可選實施例或其他細節，可以參考製造至少一個電極之方法的相應揭示。
具體而言，分析物感測器可藉由以下方式獲得：
- 提供模板，其中該模板包括第一模板側、第二模板側及至少一個從第一模板側貫穿至第二模板側之通孔，其中第一模板側及第二模板側中的至少一者具有第一濕潤性質；
- 提供基板，其中該基板包含第一側及第二側；
- 將模板施加到基板之第一側；
- 將低黏度組成物施加到模板之通孔中，其中低黏度組成物具有與第一模板側及第二模板側中的至少一者之第一濕潤性質相反的第二濕潤性質；
- 乾燥低黏度組成物；
- 獲得至少一個電極；
- 切割基板。
獲得至少一個電極可以包括製造至少一個另外電極，特定而言除了電極之外。可以將另外電極製造為佈置在基板之與該電極相對的側上。例如，該電極可為工作電極且另外電極可為參考及/或相對電極。較佳地，可以在切割基板之前製造另外電極。
在另一方面，揭示了用於檢測樣品中至少一種分析物之分析物感測器的用途。關於用途的潛在定義、可選實施例或其他細節，可以參考製造至少一個電極之方法的相應揭示。
以下摘要說明且不排除更多可能的實施例，可設想以下實施例：
實施例 1. 一種製造分析物感測器之至少一個電極的方法，該方法包含下列步驟：
a) 提供模板，其中該模板包括第一模板側、第二模板側及至少一個從第一模板側貫穿至第二模板側之通孔，其中第一模板側及第二模板側中的至少一者具有第一濕潤性質；
b) 提供基板，其中該基板包含第一側及第二側；
c) 將模板施加到基板之第一側；
d) 將低黏度組成物施加到模板之通孔中，其中低黏度組成物具有與第一模板側及第二模板側中的至少一者之第一濕潤性質相反的第二濕潤性質；
e) 乾燥低黏度組成物；
f) 獲得至少一個電極。
實施例 2. 一種製造分析物感測器之至少一個測試場的方法，該方法包含下列步驟：
i. 提供模板，其中該模板包括第一模板側、第二模板側及至少一個從第一模板側貫穿至第二模板側之通孔，其中第一模板側及第二模板側中的至少一者具有第一濕潤性質；
ii. 提供基板，其中該基板包含第一側及第二側；
iii. 將模板施加到基板之第一側；
iv. 將低黏度組成物施加到模板之通孔中，其中低黏度組成物具有與第一模板側及第二模板側中的至少一者之第一濕潤性質相反的第二濕潤性質；
v. 乾燥低黏度組成物；
vi. 獲得至少一個測試場。
實施例 3. 如實施例 1 或 2 之方法，其中第一濕潤性質為疏水性的或親水性的，其中第二濕潤性質為疏水性的或親水性的。
實施例 4. 如實施例 1 或 2 之方法，其中第一濕潤性質為疏水性的且第二濕潤性質為親水性的，或者第一濕潤性質為親水性的且第二濕潤性質為疏水性的。
實施例 5. 如實施例 1 至 4 中任一項之方法，其中第二濕潤性質為親水性的，其中兩個模板側具有相同的第一濕潤性質，其中該第一濕潤性質為疏水性的。
實施例 6. 如實施例 1 至 5 中任一項之方法，其中模板之整個表面具有第一濕潤性質，其中該第一濕潤性質為疏水性的。
實施例 7. 如實施例 5 至 6 中任一項之方法，其中模板係以矽疏水化處理。
實施例 8. 如實施例 1 至 7 中任一項之方法，其中低黏度組成物包含水及/或鋨基聚合物。
實施例 9. 如實施例 1 至 8 中任一項之方法，其中低黏度組成物之黏度為 ≤ 200 mPas，較佳地 ≤ 100 mPas，更佳地 ≤ 50 mPas。
實施例 10. 如實施例 1 至 9 中任一項之方法，其中基板之第一側具有與第一濕潤性質相反的第三濕潤性質，其中第三濕潤性質為親水性的或疏水性的。
實施例 11. 如實施例 1 至 10 中任一項之方法，其中模板具有 ≥ 50 μm，較佳為 ≥ 100 μm，更佳為 ≥ 500 μm 的厚度。
實施例 12. 如實施例 1 至 11 中任一項之方法，其中模板包含複數個通孔，其中該等通孔具有 ≤ 4mm，較佳為 ≤ 1mm，更佳為 ≤ 0.5mm 的直徑。
實施例 13. 如實施例 1 或實施例 3 至 12 中任一項之方法，其中基板之第一側包含至少一種導電材料。
實施例 14. 如實施例 1 或實施例 3 至 13 中任一項之方法，其中獲得電極包括從基板移除模板。
實施例 15. 如實施例 2 至 12 中任一項之方法，其中獲得測試場包括從基板移除模板。
實施例 16. 一種製造至少一個分析物感測器的方法，該方法包括根據實施例 1 至 14 中任一項的方法製造至少一個電極，其中該方法還包括藉由切割基板獲得分析物感測器。
實施例 17. 一種用於確定體液樣品中至少一種分析物的分析物感測器，其中該分析物感測器包括藉由使用如實施例 1 或實施例 3 至 14 中任一項之方法製造的至少一個電極。
實施例 18. 一種用於確定體液樣品中至少一種分析物的分析物感測器，其中該分析物感測器包括藉由使用如實施例 2 至 12 或實施例 15 中任一項之方法製造的至少一個測試場。
實施例 19. 如實施例 17 之分析物感測器，其中該分析物感測器可藉由以下方式獲得：
- 提供模板，其中該模板包括第一模板側、第二模板側及至少一個從第一模板側貫穿至第二模板側之通孔，其中第一模板側及第二模板側中的至少一者具有第一濕潤性質；
- 提供基板，其中該基板包含第一側及第二側；
- 將模板施加到基板之第一側；
- 將低黏度組成物施加到模板之通孔中，其中低黏度組成物具有與第一模板側及第二模板側中的至少一者之第一濕潤性質相反的第二濕潤性質；
- 乾燥低黏度組成物；
- 獲得至少一個電極；
- 切割基板。
實施例 20. 如實施例 18 之分析物感測器，其中該分析物感測器可藉由以下方式獲得：
- 提供模板，其中該模板包括第一模板側、第二模板側及至少一個從第一模板側貫穿至第二模板側之通孔，其中第一模板側及第二模板側中的至少一者具有第一濕潤性質；
- 提供基板，其中該基板包含第一側及第二側；
- 將模板施加到基板之第一側；
- 將低黏度組成物施加到模板之通孔中，其中低黏度組成物具有與第一模板側及第二模板側中的至少一者之第一濕潤性質相反的第二濕潤性質；
- 乾燥低黏度組成物；
- 獲得至少一個測試場；
- 切割基板。
實施例 21. 一種如實施例 17 至 20 中任一項之分析物感測器用於檢測樣品中至少一種分析物的用途。
圖 1A 展示根據本發明的製造分析物感測器 112 之至少一個電極 110 的方法的流程圖。例如，電極 110 及分析物感測器 112 在圖 3 中展示。
分析物感測器 112 可經組態以藉由獲取用於實施至少一種醫學分析之至少一個測量訊號來執行分析物檢測。特定而言，分析物感測器 112 可為電化學感測器。具體而言，電化學感測器可適合於產生可直接地或間接地指示電化學檢測反應之存在及/或程度的至少一個測量訊號，諸如至少一個電流訊號及/或至少一個電壓訊號。測量可為定量及/或定性測量。其他實施例也是可行的。
分析物感測器 112 可特定而言為活體內感測器。作為特別較佳地，分析物感測器 112 可為完全或部分可植入式分析物感測器 112，其可以特別地適合於在皮下組織中檢測使用者體液中，特定而言組織間隙液中的分析物。分析物感測器 112 可適合於完全或至少部分地佈置在患者或使用者的身體組織內。為此目的，分析物感測器 112 可包括可插入部分。分析物感測器 112 之其他部分或組分可以保留在身體組織之外，例如相對電極及/或參考電極或組合的相對/參考電極可以保留在身體組織之外。較佳地，可植入式分析物感測器之所有電極可以佈置在分析物感測器主體的末端。較佳地，可插入的部分可完全或部分地包含生物相容性表面，至少在典型的持續使用期間，可儘量減小對使用者或身體組織產生的有害影響。為此目的，可插入部分可以完全或部分地覆蓋有至少一個生物相容性膜層，諸如至少一個聚合物膜層，例如凝膠膜。
可替代地，分析物感測器 112 可為離體或活體外感測器。分析物感測器 112 可以包括至少一個測試元件，諸如至少一個電化學測試元件，其經組態以藉由使用至少一個電化學測量 (諸如測量至少一個電壓及/或至少一個電流) 來檢測分析物。另外地或可替代地，可以使用其他類型之測試元件。測試元件較佳地為測試條，即條狀測試元件，諸如具有 5 mm 至 100 mm、較佳地 10 mm 至 50 mm 之條長及較佳地 1 mm 至 30 mm、較佳地 3 mm 至 10 mm 之條寬的測試元件。測試條之厚度較佳地低於 2 mm、較佳地低於 500 µm。測試條較佳地可為撓性的，諸如用手可使其變形。測試元件可包含一種或多種化學試劑 (亦稱為測試化學品)，其在待檢測之分析物存在的情況下能夠進行一種或多種可檢測的檢測反應。關於包含於測試元件中的化學試劑，可參考例如 J. Hoenes 等人: The Technology Behind Glucose Meters: Test Strips, Diabetes Technology & Therapeutics，第 10 卷，增刊 1，2008 年，S-10 至 S-26。其他類型之化學試劑是可行的，且可用於執行本發明。
體液可為流體，特定而言液體，其通常存在於使用者或患者之身體或身體組織中及/或可由使用者或患者之身體產生。較佳地，體液可選自由血液及組織間隙液組成之群組。然而，另外地或可替代地，可使用一種或多種其他類型之體液，諸如唾液、眼淚、尿液或其他體液。在活體內感測器之情況下，在檢測至少一種分析物期間，體液可能存在於身體或身體組織內。因此，分析物感測器 112 之組態可以具體而言在身體組織內檢測至少一種分析物。
分析物可為存在於體液中之元素、組分或化合物，其中分析物之存在及/或濃度可能是使用者、患者或醫務人員 (諸如醫生) 感興趣的。特定而言，分析物可為或可包含至少一種任意化學物質或化學化合物，其可參與使用者或患者之新陳代謝，諸如至少一種代謝物。作為一實例，至少一種分析物可選自由以下所組成之群組：葡萄糖、膽固醇、三酸甘油酯、乳酸鹽，特定而言為葡萄糖。然而，另外地或可替代地，可使用其他類型之分析物及/或可測定任何分析物組合。具體而言，至少一種分析物之測定可特定而言為分析物特異性檢測。在不限制進一步可能的應用的情況下，本文特別參考葡萄糖，特定而言組織間隙液中的葡萄糖之檢測及/或監測來描述本發明。
分析物感測器 112 可以包括至少一個電化學電池，該電化學電池包括至少一對電極。具體而言，分析物感測器 112 可以包括至少一個工作電極 114 (例如在圖 3B 至圖 3D 中所展示) 及至少一個另外電極以及各自的電路。另外電極可為相對電極及/或參考電極或組合的相對/參考電極。工作電極 114 可在極化電壓下對所關注分析物敏感，該極化電壓可施加在工作電極 114 及參考電極之間且可由恆電位器進行調節。測量訊號可作為相對電極與工作電極 114 之間的電流來提供。可不存在單獨的相對電極，而可存在準參考電極，其亦可用作相對電極。
電極 110 可為經組態以直接或經由至少一個半透膜或層接觸體液之分析物感測器的實體。電極 110 可以體現為在電極 110 之至少一個表面上可發生電化學反應。特定而言，電極 110 可以體現為在電極的選定表面可發生氧化過程及/或還原過程。
電極 110 可以包括電性導電材料。電性導電材料可為或可包括設計用於傳導電流使其透過之物質。為此目的，具有低電阻之高導電材料係較佳地，特定而言為了避免物質內的電流所攜帶之電能的耗散。較佳地，電性導電材料可以選自貴金屬，尤其是金；或由電性導電碳材料形成；然而，其他種類的導電材料也是可行的。
電極 110，特定而言工作電極 114 還可以包括設置在電性導電材料上之至少一種化學試劑。化學試劑可為或可包含至少一種聚合物材料，具體而言至少一種聚合物材料及至少一種含金屬的錯合物。含金屬錯合物可選自由過渡金屬元素錯合物組成之群組，具體而言，含金屬錯合物可選自由以下組成之群：鋨錯合物、釕錯合物、釩錯合物、鈷錯合物及鐵錯合物，諸如二茂鐵，諸如 2-胺基乙基二茂鐵。甚至更具體而言，化學試劑可為如例如 WO 01/36660 A2 中所述之聚合過渡金屬錯合物，該文獻之內容藉由引用包括於本文中。特定而言，化學試劑可包含負載有經由雙牙基鍵共價耦合之聚(雙-亞胺基) Os 錯合物的經改質之聚(乙烯基吡啶)主鏈。化學試劑可進一步描述於 Feldmann 等人所著之 Diabetes Technology & Therapeutics, 5 (5), 2003, 769-779，其內容藉由引用包括於本文中。
製造分析物感測器 112 之至少一個電極 110 的方法包括以下步驟：
a) (用元件符號 116 表示) 提供模板 118 (例如在圖 2 中所展示)，其中該模板 118 包括第一模板側 120、第二模板側 122 及至少一個從第一模板側 120 貫穿至第二模板側 122 之通孔 124，其中第一模板側 120 及第二模板側 122 中的至少一者具有第一濕潤性質；
b) (用元件符號 126 表示) 提供基板 128 (例如在圖 2 中所展示)，其中基板 128 包括第一側 130 及第二側 134；
c) (用元件符號 136 表示) 將模板 118 施加到基板 128 之第一側 130；
d) (用元件符號 138 表示) 將低黏度組成物 140 施加到模板 118 之通孔 124 中，其中低黏度組成物 140 具有與第一模板側 120 及第二模板側 122 中的至少一者之第一濕潤性質相反的第二濕潤性質；
e) (用元件符號 141 表示) 乾燥低黏度組成物 140；
f) (用元件符號 142 表示) 獲得至少一個電極 110。
具體而言，本發明提出一種藉由工作電極場之模板印刷來製造至少一個電極 110，特定而言工作電極 114 的方法。該方法特別適合於分析物感測器 112 之批量生產。使用模板印刷可以在約 ＜= 3 mm 之小區域內製造銳邊及銳利的 90° 角落，這是其他批量生產塗佈方法無法實現的。
模板 (諸如圖 2A 及圖 2B 中所展示) 可為或可包括用於將組成物印刷到基板 128 上之至少一種工具，特定而言至少一種樣板及/或至少一種圖案及/或至少一種掩模。模板 118 可以界定待製造之電極 110 的幾何構造及/或形狀。
模板 118 可以包括具有至少一個通孔 124 之至少一個箔 144。例如，箔可為金屬箔或塑料箔。通常，任意撓性箔都可以用作模板，其兩側均係疏水性的。特定而言，可以使用具有低表面能，具體而言表面能之低極性部分的箔。例如，表面能之極性部分可為 ＜ 10 mN/m，較佳地 ＜ 5 mN/m，其中表面能之極性部分可以藉由 Owens, Wendt, Rabel and Kaelble (OWKR) 方法進行測量。額外的矽化可能是有利的。特定而言，如果模板之材料可為磁性的，則這可以改良模板在基板上的固定。例如，模板可以包括至少一個經矽化之襯墊。其他種類的箔也是可行的。提供模板 118 可以包括製造模板 118 及/或選擇預製模板 118。如上文所概述，模板 118 包括至少一個通孔 124。提供模板 118 可以包括將通孔切割及/或沖壓到箔 144 中。可以藉由雷射切割及/或沖壓將通孔 124 切入箔 144 中。通孔 124 可以具有待製造之電極的幾何構造及/或形狀。模板 118 可以包含複數個通孔 124。通孔 124 可以具有 ≤ 4 mm，較佳地 ≤ 1 mm，更佳地 ≤ 0.5 mm 之直徑。模板 118 可以具有預定或選定的厚度。模板 118 之厚度可以稍後在印刷期間界定濕膜厚度。例如，模板 118 可以具有 ≥ 50 μm，較佳為 ≥ 100 µm，更佳為 ≥ 500 µm 的厚度。可以使用片材製程及/或至少一種卷對卷製程來提供，特定而言製造模板 118。
模板 118 可以具有平面形狀。模板 118 可以具體而言具有細長形狀，諸如片狀或條狀或桿狀；然而，其他種類的形狀也是可行的。
模板側 120、122 可為模板 118 之相對的平面側。第一模板側 120 可為模板 118 被施加到基板 128 上時背離基板 128 之模板 118 的側。第二模板側 122 可為模板 118 被施加到基板 128 上時接觸基板 128 之模板 118 的側。模板 118 的定向可以相對於基板 128 預先界定。然而，多個實施例也是可能的，其中第一模板側 120 及第二模板側 122 係可互換的，使得模板 118 可以在兩個方向上使用。
濕潤性質可為表面濕潤性，其特定而言涉及表面自由能及幾何結構。濕潤性質可為疏水性、親水性、極性或非極性中的一者或多者。第一模板側 120 及第二模板側 122 中的至少一者可以具有與低黏度組成物 140 相反的濕潤性質，特定而言相反的極性。第一模板側 120 及第二模板側 122 中的至少一者可係疏水性的且低黏度組成物 140 可係親水性的。較佳地，兩個模板側 120、122 可均係疏水性的。特定而言，模板 118 之整個或總體表面可係疏水性的。例如，模板 118 可以矽疏水化處理。可替代地，第一模板側 120 及第二模板側 122 中的至少一者可係親水性的且低黏度組成物 140 可係疏水性的。至少一個模板側 120、122 及低黏度組成物 140 之間的排斥力具有將低黏度組成物 140 固定在模板 118 內，特定而言通孔 124 內之效果，使得基板 128 不會在由通孔 124 界定之區域上方被潤濕。可以實現低黏度組成物 140 與具有小直徑之點膠套管相比之降低的剪切。
基板 128 之表面，特定而言面向模板 118 之第一側 130 的表面可具有與第一濕潤性質相反的第三濕潤性質。具體而言，基板 128 之該表面可係親水性的或疏水性的。
基板 128 可為設計為承載設置在其上或其中之一個或多個其他元件之任意元件。特別較佳地，基板 128 可為平面基板。基板 128 可具體而言具有細長形狀，諸如條狀或桿狀；然而，其他種類的形狀也是可行的。具體而言，基板 128 可為片材。例如，基板 128 可以作為捲起的片材或帶材來提供。基板 128 可以印刷有低黏度組成物且隨後可被切割成單獨的分析物感測器。
基板 128 可以至少部分地、較佳完全地包括至少一種電性絕緣材料，特別是為了避免基板承載之導電元件之間的不需要的電流。例如，電性絕緣材料可以選自聚對苯二甲酸乙二酯 (PET) 或聚碳酸酯 (PC)；然而，其他種類之電性絕緣材料也是可行的。
基板 128 之第一側可以包括至少一種導電材料 132。在步驟 b) 中提供基板 128 可以包括將導電材料 132 層施加到電性絕緣材料之一側上，特定而言第一側上。具體而言，層具有細長形狀，諸如條狀或桿狀；然而，其他種類的形狀也是可行的。通常，層可以部分地或完全地覆蓋基板 128 的相應側。在一個較佳之實施例中，其中層可以僅部分地覆蓋基板 128 之相應側的一部分，絕緣層可以部分地或完全地覆蓋基板 128 之剩餘部分。施加導電材料 132 層可以包括在基板 128上 沉積導電材料 132 之至少一個製程。特定而言，該製程可以選自刮板塗佈、化學浴沉積、真空蒸發、濺射、原子層沉積、化學氣相沉積、噴霧熱解、電沉積、陽極氧化、電轉換、無電浸漬生長中之至少一者，連續離子吸附及反應、分子束外延、分子氣相外延、液相外延、噴墨印刷、凹版印刷、柔版印刷、網版印刷、模板印刷、槽模塗佈、刮刀成型及溶液-氣體界面技術。例如，基板可為碳塗佈基板。可以使用藉由經採購之碳糊的刮板塗佈來製造碳塗佈基板。例如，基板可為金塗佈基板。基板可係兩側導電。基板 128 之第二側 134 可以較佳地係空白的，或者作為替代可以包括至少一種電性絕緣材料。
在步驟 c) 中將模板 118 施加到基板 128 上可以包括將模板 118 沉積在基板 128 之第一側 130 上。可以將模板 118 施加到基板 128，而無需在第二模板側 122 上使用額外的粘合劑。例如，模板 118 的自重可能就足夠了。另外地或可替代地，模板 118 可以被固定及/或壓在其外邊緣上。另外地或可替代地，在卷對卷製程之情況下，模板 118 可以跨越基板 128 上方。由於疏水性及/或親水性相互作用，可以防止低黏度組成物在模板 118 下方流動。
低黏度組成物 140 可為包含至少兩種不同組分 (即至少一種第一組分及至少一種第二組分) 的任意物質。低黏度組成物 140 可包含及/或可構建及/或可形成電極之化學試劑。具體而言，低黏度組成物 140 可包含水及/或鋨基聚合物。低黏度組成物 140 可包含用於形成化學試劑的反應性組分。可以省略其他添加劑，諸如增稠劑及/或界面活性劑。因此，在一個實施例中，低黏度組成物不包含增稠劑及/或界面活性劑。
具體而言，低黏度組成物 140 可為流體及/或糊劑。低黏度組成物之黏度可為 ≤ 200 mPas，較佳地 ≤ 100 mPas，更佳地 ≤ 50 mPas。例如，低黏度組成物之黏度可為約 50 mPas。例如，低黏度組成物之黏度在 20°C 及 10 s
-1的剪切速率時可以為 ＜ 100 mPas。可以使用錐板黏度計測定該黏度。此等技術係技術人員一般已知的。
該方法之步驟 d) 的實施例在圖 2A 及圖 2B 中展示。低黏度組成物 140 被施加到模板 118 之至少一個通孔 124 中。特定而言，如圖 2A 所展示，待施加的低黏度組成物 140 可以在模板上 118 之任意位置沉積且可為諸如藉由使用刮板或刷板 146 在模板 118 上方進行鋪展、塗抹、剝離中的一者或多者。用箭頭 148 將刮板或刷板 146 之運動可視化。如圖 2B 所展示，藉由此製程，至少一個通孔 124 可被低黏度組成物 140 填充。高生產速度係可能的，特定而言藉由使用具有經調適之鋪展、塗抹及剝離的任意寬模板及/或藉由使用卷對卷製程。
每面積低黏度組成物 140 的施加量可為可變的。施加量可以由模板 118 之厚度來界定。
在步驟 e) 中，該方法包括至少一個乾燥步驟，其中低黏度組成物 140 被完全或部分乾燥。因此，低黏度組成物 140 可以在乾燥期間固定，特定而言使得基本上不發生滲出。步驟 e) 中的乾燥可包括從低黏度組成物 140 中完全或部分去除一種或多種溶劑及/或藉由在低黏度組成物 140 內引發一種或多種化學反應 (諸如交聯反應)。在後一種情況下，至少一種化學反應可由內部因素引發，諸如低黏度組成物 140 中包含的一種或多種引發劑，及/或可由一種或多種外部影響引發，諸如熱及/或電磁輻射。可以在室溫或更高溫度進行乾燥。例如，可以在 ≤ 50℃ 的溫度進行乾燥。乾燥可以包括以下中的一者或多者：加熱；暴露於熱氣，諸如熱空氣；暴露於電磁輻射，較佳地紫外光譜範圍內的電磁輻射。特定而言，可以在從基板 128 移除模板 118 之前進行乾燥。然而，多個實施例是可行的，其中在移除模板 118 之前低黏度組成物 140 僅部分乾燥，即未完全固化或乾燥。在這種情況下，可以在移除模板 118 後進行額外的乾燥。
具體而言，低黏度組成物在乾燥步驟中僅部分乾燥。例如，在批處理製程中，模板 118 可以使用多次，或者在卷對卷製程中，模板 118 可以盡快從基板 128 移除。在這些情況下，在乾燥步驟中達到形狀穩定性之後，可以將模板 118 從基板移除。
該方法可以包括重複步驟 d)，特定而言用於隨後將多於一個低黏度組成物 140 層施加到基板 128 上。
在低黏度組成物 140 完全或部分乾燥後，可以從基板 128 移除模板 118。在步驟 f) 中獲得電極 110 可以包括完成電極 110 製造之過程。獲得可以包括最終的製造步驟。如上所述，獲得電極 110 可以包括從基板 128 移除模板 118。獲得可以包括進一步的步驟，諸如清潔基板 128。如果在步驟 e) 中，低黏度組成物僅部分乾燥，則步驟 f) 可包括額外的乾燥以完成乾燥。可以在乾燥期間移除模板。
圖 1B 至圖 1F 展示根據本發明的製造至少一個電極 110 之方法的卷對卷製程的例示性實施例。呈襯墊形式之模板 118 及基板 128 作為捲起的片材或帶材來提供。可將襯墊從第一襯墊輥 152 展開且傳送到第二襯墊輥 154 以進行捲繞。可將基板 128 從第一基板輥 156 展開且傳送到第二基板輥 158 以進行捲繞。襯墊及基板可定位於彼此之頂部。如圖 1B 所展示，為了印刷電極 110，可以停止傳送。可移動之固定框架 160 可放置於襯墊之頂部，以將襯墊壓在壓力台 162 上。圖 1C 展示將低黏度組成物 140 施加到襯墊之步驟。可以用最少的盈餘進行施加。圖 1D 展示諸如藉由使用刮板或刷板 146 將低黏度組成物 140 鋪展及/或塗抹及/或剝離在襯墊上方。刮板或刷板 146 可以以恆定速度在襯墊上方移動。圖 1E 展示乾燥低黏度組成物 140。在乾燥期間，固定框架 160 可以保持在襯墊上。可以在室溫及/或藉由使用噴嘴進行乾燥。在圖 1F 中，固定框架 160 被移除且基板 128 及襯墊可以被捲起。
圖 3A 至圖 3D 展示實驗結果。具體而言，在圖 3A 中，碳基板顯示為具有使用模板印刷施加之每個直徑為 0.8 mm 的低黏度組成物 140 的圓形結構。關於該實驗，低黏度組成物 140 被選擇為具有約 50 mPas 黏度之水基聚合物。模板 118 藉由雷射切割製造。特定而言使用了在兩側都用矽進行疏水化處理之離型襯墊。圖 3B 展示用於連續監測之電化學分析物感測器 112，其具有使用根據本發明的方法在碳基板上製造之三個正方形工作電極 110、114。每個正方形具有 0.4 mm 之邊長。圖 3C 展示用於連續監測之電化學分析物感測器 112，其具有使用根據本發明的方法在碳基板上製造之三個圓形工作電極 110、114。每個圓形具有 0.45 mm 之直徑。圖 3D 展示用於連續監測之電化學分析物感測器 112，其具有使用根據本發明的方法在碳基板上製造之三個矩形工作電極 110、114。該矩形具有 0.45 mm 之寬度及 2.00 mm 之長度。
圖 4 展示使用根據本發明的製造至少一個分析物感測器 112 的方法來製造具有測試場 150 之測試條的實施例。特定而言，圖 4 展示用低黏度組成物 140 塗佈透明基板 128，特別為箔，以製造包括數個反應區之基於毛細管的診斷測試條。在圖 4 中從左到右，在第一步驟中，使用根據本發明的製造至少一個測試場的方法藉由模板印刷將三種不同的試劑印刷在基板 128 上。 在第二步驟中，可以使用雙面膠帶形成毛細管。在第三步驟中，可以將經印刷之基板 128 及雙面膠帶粘在一起並切割。
110:電極
112:分析物感測器
114:工作電極
116:提供模板
118:模板
120:第一模板側
122:第二模板側
124:通孔
126:提供基板
128:基板
130:第一側
132:導電材料
134:第二側
136:施加模板
138:施加低黏度組成物
140:低黏度組成物
141:乾燥
142:獲得電極
144:箔
146:刮板或刷板
148:箭頭
150:測試場
152:第一襯墊輥
154:第二襯墊輥
156:第一基板輥
158:第二基板輥
160:固定框架
162:壓力台
進一步的可選特徵和實施例將在後續實施例的詳細資訊中公開，較佳地是結合附屬請求項。其中，個別的可選特徵可單獨實現，也可以在任意可行的組合中實現，如熟習技術者將實現的。本發明的範圍不限於較佳實施例。實施例以圖式進行圖表式的描繪。其中，這些圖式中的參考編號相同者，用於指代相同或功能類似的元件。
在這些圖式中：
圖 1A 至 1F 展示根據本發明的製造分析物感測器之至少一個電極的方法的流程圖 (圖 1A 及卷對卷製程之實例 (圖 1B 至圖 1F))；
圖 2A 及圖 2B 展示該方法之步驟 d) 的實施例；
圖 3A 至 3D 展示實驗結果；且
圖 4 展示使用根據本發明的製造至少一個分析物感測器的方法製造測試條的實施例。
118:模板
120:第一模板側
122:第二模板側
124:通孔
128:基板
130:第一側
132:導電材料
134:第二側
140:低黏度組成物
144:箔
146:刮板或刷板
148:箭頭
Claims (15)
- 一種製造分析物感測器 (112) 的至少一個電極 (110) 之方法，該方法包含下列步驟： a) 提供 (116) 模板 (118)，其中該模板 (118) 包含第一模板側 (120)、第二模板側 (122) 及從該第一模板側 (120) 貫穿至該第二模板側 (122) 的至少一個通孔 (124)，其中該第一模板側 (120) 和該第二模板側 (122) 中之至少一者具有第一濕潤性質； b) 提供 (126) 基板 (128)，其中該基板 (128) 包含第一側 (130) 及第二側 (134)； c) 將該模板 (118) 施加 (136) 至該基板 (128) 的該第一側 (130)； d) 將低黏度組成物 (140) 施加 (138) 至該模板 (118) 的該通孔 (124) 內；其中該低黏度組成物 (140) 具有與該第一模板側 (120) 和該第二模板側 (122) 中之至少一者的該第一濕潤性質相反的第二濕潤性質； e) 乾燥 (141) 該低黏度組成物 (140)； f) 獲得 (142) 該至少一個電極 (110)。
- 如請求項 1 之方法，其中該第一濕潤性質為疏水性的或親水性的，其中該第二濕潤性質為疏水性的或親水性的。
- 如請求項 1 或 2 中任一項之方法，其中該第二濕潤性質為親水性的，其中該等模板側 (120, 122) 兩者具有相同的第一濕潤性質，其中該第一濕潤性質為疏水性的。
- 如請求項 1 至 3 中任一項之方法，其中該模板 (118) 的整個表面具有第一濕潤性質，其中該第一濕潤性質為疏水性的。
- 如請求項 3 或 4 中任一項之方法，其中該模板 (118) 係以矽疏水化處理。
- 如請求項 1 至 5 中任一項之方法，其中該低黏度組成物 (140) 包含水及/或鋨系聚合物。
- 如請求項 1 至 6 中任一項之方法，其中該低黏度組成物 (140) 的黏度為 ≦ 200 mPas，較佳為 ≦ 100 mPas，更佳為 ≦ 50 mPas。
- 如請求項 1 至 7 中任一項之方法，其中該基板 (128) 的該第一側 (130) 具有與該第一濕潤性質相反的第三濕潤性質，其中該第三濕潤性質為親水性的或疏水性的。
- 如請求項 1 至 8 中任一項之方法，其中該模板 (118) 具有 ≧ 50 μm，較佳為 ≧ 100 μm，更佳為 ≧ 500 μm 的厚度。
- 如請求項 1 至 9 中任一項之方法，其中該模板 (118) 包含複數個通孔 (124)，其中該等通孔 (124) 具有 ≦ 4 mm，較佳為 ≦ 1 mm，更佳為 ≦ 0.5 mm 的直徑。
- 如請求項 1 至 10 中任一項之方法，其中該基板 (128) 的該第一側 (130) 包含至少一種導電材料 (132)。
- 如請求項 1 至 11 中任一項之方法，其中該電極 (110) 的該獲得包含將該模板 (118) 自該基板 (128) 移除。
- 一種製造至少一個分析物感測器 (112) 之方法，該方法包含根據如請求項 1 至 12 中任一項之方法製造至少一個電極 (110)，其中該方法進一步包含藉由切割該基板 (128) 而獲得該分析物感測器 (112)。
- 一種確定體液樣品中至少一種分析物之分析物感測器 (112)，其中該分析物感測器 (112) 包含藉由使用如請求項 1 至 12 中任一項之方法所製得的至少一個電極 (110)。
- 一種如請求項 14 之分析物感測器 (112) 用於檢測樣品中至少一種分析物的用途。
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