TWI831782B - 物理氣相沉積之生物感測器元件及形成用於其之電極之方法 - Google Patents

物理氣相沉積之生物感測器元件及形成用於其之電極之方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供生物感測器元件，該元件提供用於生物感測器(例如血糖感測器)中之經增強特徵。該生物感測器元件包含基板及沉積於該基板上之複合層。該複合層包括導電金屬組分及電阻材料組分，其中該導電金屬組分包含一或多種非貴金屬，且其中該複合層中之該電阻材料組分係以大於20原子%之量存在。

Description

物理氣相沉積之生物感測器元件及形成用於其之電極之方法
本發明概言之係關於電極，例如，用於電極(例如見於生物感測器中之彼等)之物理氣相沉積之元件。更具體而言，本發明係關於利用非貴金屬合金形成之電極，例如，見於生物感測器元件中之彼等。
用於分析生物樣品之生物感測器變得愈來愈流行。例如，在世界人口中糖尿病病例上升之情況下，對用於量測血糖之生物感測器之需要急劇上升。該等生物感測器通常稱為血糖儀且藉由使用者將一滴血液放置於與血糖儀相關之測試條上來操作。測試條經構形對血液滴中葡萄糖之量具有反應性，以使得血糖儀可檢測且展示使用者之血液之葡萄糖含量。
用於血糖儀型生物感測器之測試條通常係利用兩個或更多個形成於基板上之電極(例如，工作電極及相對電極)形成。另外，將在一個或兩個電極(例如工作電極)上形成與生物樣品反應之生物反應物(例如，酶(例如葡萄糖氧化酶、葡萄糖去氫酶或諸如此類)及介質(例如鐵氰化物、釕複合物、鋨複合物、醌、吩噻嗪、吩噁嗪或諸如此類))。在血糖儀型生物感測器之操作中，將一滴血液施加至測試條上。此後，工作電極上將發生與血液中葡萄糖之量成正比之電化學反應。更詳細地，葡萄糖首 先與生物反應物(例如酶(葡萄糖氧化酶、葡萄糖去氫酶或諸如此類)及有時酶輔因子(PQQ、FAD或諸如此類))反應並氧化成葡萄糖酸。生物反應物(例如酶、輔因子或酶-輔因子複合物)藉由自葡萄糖轉移至酶、輔因子或酶-輔因子複合物之兩個電子暫時經還原。接下來，經還原生物反應物(例如酶、輔因子或酶-輔因子複合物)與介質反應，在單電子過程中被還原之介質情形下，將單一電子轉移至兩種介質物質(分子或複合物)中之每一者。當介質物質經還原時，酶、輔因子或酶-輔因子複合物由此返回至其最初氧化狀態。然後，經還原介質擴散至電極表面，在該表面將預定且充足的氧化電位施加至生物感測器以使得經還原介質氧化回至其最初氧化狀態。量測由生物感測器藉由介質物質之氧化生成之電流且其與血液中葡萄糖之量成相關比例。
工作電極之品質在精確量測血液之葡萄糖含量中起重要作用。特定而言，電極之電活性表面區域之再現性、在具體葡萄糖量測配置中電極之電子轉移動力學之批次間重複性及電極材料在儲存時之長期穩定性(以使得當實施分析時自電極產生電化學信號)皆為使得血糖測試條之準確性改良之因素。具體而言，重要的是使由電極之電活性引起之電信號最小化以防止在生物樣品之量測及分析中出現偏差或雜訊。通常，此係藉由使用為本徵熱力學貴金屬(例如金、鈀、鉑、銥及諸如此類)之電極材料來實現。因此，大多數當前血糖儀使用自塗覆有通常呈商業上可行之最純淨形式之鈀、金或其他貴金屬之基板形成之電極用作工作電極，且通常對於相對電極或合併之相對及參考電極而言易於製造。該等貴金屬與干擾物質之反應性最小，且因此提供增強之耐化學性以用於一致且精確的量測。然而，在電極中使用該等貴金屬之成本可能高得令人望而生畏。
有人嘗試使用利用非貴金屬形成之電極，以便降低生物感測器之製造成本。然而，該等非貴金屬電極之電化學反應(例如，劑量-反應)通常將顯著偏離利用貴金屬形成之電極之電化學反應。非貴金屬材料之陽極穩定性通常不足以用於電化學測試條件，此乃因在生物感測器之典型電壓下操作時會產生高背景電流。另外，非貴重材料通常不會與期望分析物容易地異質電子轉移。因此，利用非貴金屬形成之電極通常不足以用作許多類型之生物感測器之測試條中貴金屬之直接替代物。除了具有低電反應，亦期望生物感測器電極與介質具有足夠電子轉移動力學。儘管一些建議之非貴金屬具有相對低之電化學反應(或合理的陽極穩定性)，但其亦不具有與介質之可接受之電子轉移動力學。
因此，業內需要在(例如)生物感測器中在提供成本有效的替代貴金屬之使用的同時可提供一致且精確的量測之電極。具體而言，業內需要自可用於生物感測器元件中之非貴金屬合金形成之電極以一致且精確地量測生物樣品。
已發現，藉由將導電非貴金屬沉積於基板膜上以形成導電層而形成的電極可藉由沉積呈與用於生物感測器應用之電阻材料之複合物形式的導電非貴金屬得以顯著改良。
本發明之一或多個實施例可係關於電極，其可包含基板及至少一個沉積於基板上之複合層，其中複合層包含導電金屬組分及電阻材料組分，其中導電金屬組分包含至少一種非貴金屬且電阻材料組分包含至少一種電阻材料，且其中基於複合層之總重量，電阻元件之量係至少20重量%。在一個實施例中，導電金屬組分包含鉻且電阻材料層包含碳。
在本發明之第一態樣之某些實施例中，導電金屬組分可包含選自Ni、Cr、Mo、Mn、Cu、Ti、Co、Al、Fe、W、S、P、V、Nb、Zr或其組合之金屬。在某些實施例中，導電金屬組分包含Cr、Ni或該等金屬之組合。在一個實施例中，導電金屬組分包含Cr。在一個實施例中，導電金屬組分係Cr。在某些實施例中，導電層可包含鎳及鉻，其中基於導電層之總重量，導電層中之鎳及鉻之組合重量%可為至少24重量%、或至少25重量%、或至少50重量%、或至少60重量%、或至少70重量%、或至少80重量%、或至少90重量%、或至少95重量%。在某些實施例中，導電層可包含基於導電層之總重量小於80重量%之量的鎳及大於20重量%之量的鉻。在某些實施例中，導電層可包含鎳及鉻，其中基於導電層之重量，鎳係以至少4重量%、或5重量%、或6重量%、或8重量%之量存在，且鉻係以至少10重量%之量存在。在一個實施例中，電阻材料層之厚度小於20nm。在某些實施例中，電阻材料層容許在外部液體(例如鹽水溶液或含有液體塗層之生物反應物)與導電層之間流體連通。
在一個實施例中，導電層可包含鎳及鉻，其中基於導電層之總重量，導電層中之鎳及鉻之組合重量%可為24重量%或25重量%至小於95重量%之範圍內、至少10重量%之鉻，及至少4重量%、或5重量%、或6重量%、或8重量%鎳。除了鎳及鉻外，導電層亦可包含鐵，其中基於等於100重量%之導電層之總重量，鐵係以大於2重量%之量存在。在實施例中，導電層可包含0重量%至小於20重量%、或0重量%至17重量%、或0重量%至13重量%、或0重量%至10重量%、或0重量%至9重量%、或0重量%至8重量%、或0重量%至7重量%、或0重量%至6重量%、或0重量%至5重量%、或0重量%至4重量%、或0重量%至3重量%、或0重量%至2重量 %、或0重量%至1重量%、或0重量%至0.5重量%、或0重量%至0.1重量%之鉬。在某些實施例中，導電層可包含2重量%至10重量%、或2重量%至8重量%、或2重量%至7.5重量%、或2重量%至7.0重量%、或2重量%至6.5重量%、或2.5重量%至8重量%、或2.5重量%至7.5重量%、或2.5重量%至7.0重量%、或2.5重量%至6.5重量%、或3重量%至8重量%、或3重量%至7.5重量%、或3重量%至7.0重量%、或3重量%至6.5重量%、或3.5重量%至8重量%、或3.5重量%至7.5重量%、或3.5重量%至7.0重量%、或3.5重量%至6.5重量%、或4重量%至8重量%、或4重量%至7.5重量%、或4重量%至7.0重量%、或4重量%至6.5重量%、或4.5重量%至8重量%、或4.5重量%至7.5重量%、或4.5重量%至7.0重量%、或4.5重量%至6.5重量%之鉬。在某些實施例中，導電層可包含2重量%至6.5重量%、或2重量%至6.0重量%、或2重量%至5.5重量%、或2重量%至5重量%、或2重量%至4.5重量%、或2重量%至4重量%、或2.5重量%至6.5重量%、或2.5重量%至6.0重量%、或2.5重量%至5.5重量%、或2.5重量%至5重量%、或2.5重量%至4.5重量%、或2.5重量%至4重量%、或3重量%至6.5重量%、或3重量%至6.0重量%、或3重量%至5.5重量%、或3重量%至5重量%、或3重量%至4.5重量%、或3重量%至4重量%、或3.5重量%至6.5重量%、或3.5重量%至6.0重量%、或3.5重量%至5.5重量%、或3.5重量%至5重量%、或3.5重量%至4.5重量%、或4重量%至6.5重量%、或4重量%至6.0重量%、或4重量%至5.5重量%、或4重量%至5重量%、或4.5重量%至6重量%、或4.5重量%至5.5重量%、或5重量%至6重量%之鉬。儘管大多數本發明係關於用作生物感測器元件之電極，但其亦涵蓋可用於其他終端應用之電極。因此，本文中與用於生物感測器中之電極有關之任一揭示內容均意欲 納入本文中，其適用於可由熟習此項技術者將此技術合理地應用至其之所有電極。
在本發明之第二態樣之某些實施例中，導電金屬組分可包含鎳及鉻，其中基於導電金屬組分之總重量，導電金屬組分中之鎳及鉻之組合重量%可為至少50重量%、或至少60重量%、或至少70重量%、或至少80重量%、或至少90重量%、或至少95重量%。在某些實施例中，基於導電金屬組分之總重量，導電金屬組分可包含小於80重量%之量的鎳及大於20重量%之量的鉻。
在第三態樣之實施例中，導電金屬組分可包含鎳及鉻，其中基於導電金屬組分之重量，鎳係以至少4重量%、或5重量%、或6重量%、或8重量%之量存在，且鉻係以至少10重量%之量存在。
在第三態樣之一個實施例中，導電金屬組分可包含鎳及鉻，其中基於導電金屬組分之總重量，導電金屬組分中之鎳及鉻之組合重量%可為24重量%至小於95重量%之範圍內、至少10重量%之鉻，及至少4重量%、或5重量%、或6重量%、或8重量%之鎳。除了鎳及鉻，在某些實施例中，導電金屬組分亦可包含鐵，其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，鐵係以大於2重量%之量存在。
在第四態樣中，導電金屬組分可包含鎳及鉻，其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分中之鎳及鉻之組合重量%可在24重量%至95重量%、25重量%至90重量%、或26重量%至89重量%之範圍內。除了鎳及鉻，導電金屬組分亦可包含鐵，其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分中之鐵之重量%可在大於5重量%至小於75重量%、或約6至約74重量%之範圍內。
在第四態樣之實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分可包含大於7重量%之範圍內之鎳及大於13重量%至小於21重量%之範圍內之鉻，且其中導電金屬組分中之鎳及鉻之總組合重量%在大於24重量%至小於95重量%、或大於25重量%至小於90重量%、或26重量%至89重量%之範圍內。
在第五態樣中，導電金屬組分可包含鎳及鉻，其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分中之鎳及鉻之組合重量%可在80重量%至小於95重量%、或81重量%至94重量%、或82重量%至94重量%、或83重量%至94重量%、或85重量%至94重量%、或86重量%至94重量%之範圍內。除了鎳及鉻，導電金屬組分亦可包含鐵，其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分中之鐵之重量%可在大於5重量%至小於12重量%、或約6重量%至約11重量%、或6重量%至11重量%、或6重量%至10重量%、或6重量%至9重量%、或7重量%至10重量%、或7重量%至9重量%、或約9重量%之範圍內。
在第五態樣之實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分可包含大於70重量%之範圍內之鎳及大於13重量%至小於20重量%之範圍內之鉻，且其中導電金屬組分中之鎳及鉻之總組合重量%在大於80重量%至小於95重量%、或81重量%至94重量%、或82重量%至94重量%、或83重量%至94重量%、或85重量%至94重量%、或86重量%至94重量%之範圍內。
在第六態樣中，導電層可包含鎳及鉻，其中基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層中之鎳及鉻之組合重量%可在24重量%、或25重量%至90重量%、或26重量%至89重量%之範圍內。除了鎳及 鉻，導電層亦可包含鐵，其中基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層中之鐵之重量%可在大於5重量%至小於75重量%、或約6重量%至約74重量%之範圍內。
在第六態樣之實施例中，基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層可包含大於7重量%之範圍內之鎳及大於13重量%至小於25重量%、或小於21重量%之範圍內之鉻，且其中導電層中之鎳及鉻之總組合重量%在大於24重量%、或大於25重量%至小於90重量%、或26重量%至89重量%之範圍內。
在第六態樣之其他實施例中，基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層可包含8重量%至72重量%之範圍內之鎳、約14重量%至約25重量%、或14重量%至約20重量%之範圍內之鉻、及約6重量%至約74重量%之範圍內之鐵，且其中導電層中之鎳及鉻之總組合重量%在約24重量%或約25重量%至約90重量%、或26重量%至89重量%之範圍內。
在第六態樣之某些實施例中，基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層可包含8重量%至72重量%之範圍內之鎳、14重量%至25重量%或14重量%至20重量%之範圍內之鉻及6重量%至74重量%之範圍內之鐵。
在第六態樣之某些實施例中，基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層可包含8重量%至72重量%之範圍內之鎳、14重量%至25重量%、或14重量%至20重量%之範圍內之鉻、6重量%至74重量%之範圍內之鐵及0重量%至10重量%之範圍內之鉬，且其中基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層不包括以大於6重量%、或大於5重量%、或大於4重量%、或大於3重量%或大於2重量%之量存在的任何其他元素物 質。在一個實施例中，基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層進一步包含0.01重量%至7.0重量%之範圍內之鉬及0.01重量%至6.0重量%之範圍內之錳，且不包括以大於1.5重量%或大於1.0重量%之量存在的任何其他元素物質。在一個實施例中，基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層進一步包含0.01重量%至2.0重量%之範圍內之錳，且不包括以大於1.0重量%之量存在的任何其他元素物質。
在第六態樣之某些實施例中，基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層可包含8重量%至72重量%之範圍內之鎳、14重量%至24重量%或14重量%至20重量%之範圍內之鉻及6重量%至74重量%之範圍內之鐵，且其中基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層進一步包含0.01重量%至2.0重量%之範圍內之錳、0.01重量%至1.0重量%之範圍內之矽、0重量%至3.0重量%之範圍內之鉬及0重量%至0.5重量%之範圍內之銅。在實施例中，導電層含有小於0.2重量%之以下元素物質中之每一者：碳、硫、磷、鈮、鈷、鋁、鈦或硼。在實施例中，導電層不含或實質上不含以下元素物質：鈮、鈷、鋁、鈦或硼。在實施例中，導電層不含以下元素物質：鈮、鈷、鋁、鈦或硼。在實施例中，導電層含有小於0.2重量%之以下元素物質中之每一者：碳、硫、磷、鉬、鈮、鈷、鋁、鈦或硼。在實施例中，導電層不含或實質上不含以下元素物質：鉬、鈮、鈷、鋁、鈦或硼。在實施例中，導電層不含以下元素物質：鉬、鈮、鈷、鋁、鈦或硼。
在第七態樣中，導電金屬組分可包含鎳及鉻，其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分中之鎳及鉻之組合重量%可在24重量%至55重量%、或25重量%至33重量%、或大於25重量 %且小於33重量%、或25重量%至小於32重量%、或26重量%至31重量%、或26重量%至30.5重量%之範圍內。在一些實施例中，基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層中之鎳及鉻之組合重量%可在25重量%至小於32重量%、或26重量%至31重量%、或26重量%至30.5重量%、或28重量%至32重量%、或38重量%至49重量%、或42重量%至47重量%之範圍內。在一些實施例中，基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層中之鎳及鉻之組合重量%可在25重量%至小於33重量%、或26重量%至32重量%之範圍內。
在此第七態樣中，除了鎳及鉻，導電層亦可包含鐵，其中基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層中之鐵之重量%可在至少35重量%、或至少44重量%、或至少60重量%至小於75重量%、或大於60重量%至小於75重量%、或大於61重量%至小於75重量%、或大於61重量%至74重量%之範圍內。在一些實施例中，導電層中之鐵之重量%在61至75、或65至75、或大於65至小於75、或66至小於75、或大於66至74範圍內。在一些實施例中，基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層中之鐵之重量%係60重量%至73重量%、大於60重量%至小於73重量%、或大於61重量%至小於73重量%、或大於61.5重量%至高達72重量%、或約61.85至約72重量%。在一些實施例中，基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層中之鐵之重量%係44重量%至73重量%、或44重量%至50重量%、或44重量%至48重量%、或44重量%至46重量%。
在第七態樣之實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分可包含7重量%至小於12重量%之範圍內之鎳及大於16重量%至小於22重量%之範圍內之鉻，且其中導電金屬組分中 之鎳及鉻之總組合重量%在25重量%至小於32重量%、或26重量%至31重量%、或26重量%至30.5重量%之範圍內。
在第七態樣之某些實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分可包含8重量%至10.5重量%之範圍內之鎳、18重量%至20重量%之範圍內之鉻及66重量%至74重量%之範圍內之鐵。
在第八態樣中，基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層可包含10重量%至30重量%、或大於10重量%且小於30重量%、或11重量%至29重量%之範圍內之鎳；17重量%至26重量%、或大於17重量%至小於26重量%、或18重量%至25重量%之範圍內之鉻；及2重量%至8重量%、或大於2重量%且小於8重量%、或2.5重量%至7重量%之範圍內之鉬。
在第八態樣之實施例中，基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層可包含10重量%至16重量%、或大於10重量%且小於16重量%、或11重量%至15重量%之範圍內之鎳；17重量%至21重量%、或大於17重量%至小於21重量%、或18重量%至20重量%之範圍內之鉻；2重量%至5重量%、或大於2重量%且小於5重量%、或3重量%至4重量%之範圍內之鉬；及55重量%至70重量%、或大於55重量%至小於70重量%、或57重量%至68重量%之範圍內之鐵。
在第八態樣之實施例中，基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層可包含12.5重量%至29重量%、或大於12.5重量%且小於29重量%、或13.5重量%至28重量%之範圍內之鎳；16重量%至24重量%、或大於16重量%至小於24重量%、或17重量%至23重量%之範圍內之 鉻；3重量%至6重量%、或大於3重量%且小於6重量%、或4重量%至5重量%之範圍內之鉬；及46重量%至66重量%、或大於46重量%至小於66重量%、或47重量%至65重量%之範圍內之鐵。
在第八態樣之實施例中，基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層可包含16重量%至26.5重量%、或大於16重量%且小於26.5重量%、或17重量%至25.5重量%之範圍內之鎳；18重量%至23重量%、或大於18重量%至小於23重量%、或19重量%至22重量%之範圍內之鉻；5重量%至8重量%、或大於5重量%且小於8重量%、或6重量%至7重量%之範圍內之鉬；及41重量%至62重量%、或大於41重量%至小於62重量%、或42重量%至61重量%之範圍內之鐵。
在第八態樣之實施例中，導電層不包括基於等於100重量%之導電層之總重量以大於2重量%之量存在的任何其他元素物質(除了上文指示之彼等外)。在一個實施例中，基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層進一步包含0.01重量%至2.0重量%之範圍內之錳及0.01重量%至1.0重量%之範圍內之矽，且不包括以大於0.2重量%、或0.1重量%、或0.05重量%之量存在的任何其他元素物質。
在本發明之實施例中，導電層係包含以下合金中之一或多者或自其產生之金屬：不銹鋼(SS)354 SMO、SS 304、SS 316、SS 317L、SS 317LM、SS 317LMN、SS 904、SS AL-6XN或SS合金24。在本發明之實施例中，導電層係選自以下合金中之一或多者之金屬：不銹鋼(SS)354 SMO、SS 304、SS 316、SS 317L、SS 317LM、SS 317LMN、SS 904、SS AL-6XN或SS合金24。
在本發明之各個態樣之實施例中，電阻材料包含碳。在某 些實施例中，電阻材料係藉由濺鍍沉積之碳。在某些實施例中，電阻材料係藉由使用複合源濺鍍沉積之碳，該複合源含有固體碳組分及導電金屬組分以形成複合層。在某些實施例中，電阻材料係藉由使用固體碳源以及用以形成複合層之單獨導電金屬源濺鍍沉積的碳。
在本發明之某些實施例中，可藉由物理氣相沉積將複合層塗覆於基板上，該基板可包括業內所闡述及/或本文所述之任何聚合物中之至少一者，包括(但不限於)聚碳酸酯、聚矽氧聚合物、丙烯酸聚合物、PET、經改質PET(例如PETG或PCTG)、PCT、經改質PCT、聚酯(包含TMCD及CHDM)、PCCD或PEN。
在本發明之某些實施例中，電阻材料組分可包含與導電金屬組分一起以複合層形式沉積於基板層表面上之電阻材料。術語「電阻材料」意指如下材料：比導電金屬組分之電阻更大，在施加恆定電位時容許電流流動，且在基板層上在形成具有導電金屬組分及電阻材料組分之複合層的薄膜電極時，與具有僅一層導電金屬組分之類似電極相比，增加電極之陽極穩定性及/或增加電子轉移動力學，如藉由1型線性掃描伏安法測試所測定。
在某些實施例中，電阻材料可包含一或多種選自碳、矽、硼、氧及其組合之元素。在某些實施例中，電阻材料包含碳。在某些實施例中，電阻材料包含非晶形碳。在某些實施例中，電阻材料係藉由濺鍍沉積之非晶形碳。在某些實施例中，電阻材料係藉由使用碳或含碳源濺鍍沉積之非晶形碳。在某些實施例中，電阻材料係藉由使用含有碳及導電金屬二者之複合源濺鍍沉積的非晶形碳。在某些實施例中，電阻材料係藉由共濺鍍沉積之碳，該共濺鍍可藉由使用兩種或更多種單獨來源來完成，其中 在一種來源或若干來源中濺鍍金屬或金屬合金靶標，且在另一來源或若干來源中同時且在相同沉積區中濺鍍碳靶標，使得金屬及碳緊密共沉積至基板上以在該基板上形成金屬-碳複合膜。由於來源係單獨的，故其可以類似或不同電壓、電流或頻率特徵或進一步以不同操作模式(例如直流電、脈衝磁控管或射頻濺鍍及諸如此類)操作。
在某些實施例中，電阻材料組分包含主要由sp2雜交碳、sp3雜交碳或其組合構成之非晶形碳。在某些實施例中，主要由sp2雜交碳、sp3雜交碳或其組合構成之非晶形碳層可使用如以下所建議之技術/方法形成：Onoprienko,A.A.,Shaginyan,L.R.,Role of microstructure in forming thin carbon film properties.Diamond Relat.Mater.1994,3,1132-1136；Onoprienko,A.,In Carbon,The Future Material for Advanced Technology Applications；Messina,G.,Santangelo,S.編輯；Springer Berlin Heidelberg,2006；或Cho,N.H.；Krishnan,K.M.；Veirs,D.K.；Rubin,M.D.；Hopper,C.B.；Bhushan,B.；Bogy,D.B.,Chemical structure and physical properties of diamond-like amorphous carbon films prepared by magnetron sputtering.J.Mater.Res.1990,5,2543-2554；只是碳經導電金屬組分共濺鍍除外。
在本發明之某些實施例中，複合層之厚度可在5nm至400nm之範圍內，且基板之厚度可在25μm至500μm之範圍內。在某些實施例中，複合層之厚度可在5nm至小於300nm之範圍內，且基板之厚度可在25μm至500μm之範圍內。在某些實施例中，生物感測器元件之可見光透光率亦可不超過20%或不超過15%或不超過10%或不超過5%，或為0.01%至20%或0.01%至15%或0.01%至10%或0.01%至5%，如藉由ASTM D1003所量測。
在本發明之某些實施例中，複合層之厚度可在5nm至400nm、或5nm至小於300nm之範圍內，且基板之厚度可在25μm至500μm之範圍內，其中生物感測器元件之可見光透光率不超過20%。
在某些實施例中，複合層之厚度在5nm至400nm、或5nm至200nm、或5nm至100nm、或5nm至80nm之範圍內。
在一態樣中，本發明之某些實施例係關於生物感測器元件，其包含基板及藉由業內已知之任何方式(包括但不限於物理氣相沉積)沉積於該基板上之複合層，其中複合層包含導電金屬組分及電阻材料組分，其中導電金屬組分包含至少一種非貴金屬且電阻材料組分包含至少一種電阻材料，其中電阻材料可包含碳，導電金屬組分可包含一或多種根據上文論述之各個態樣中之任一者之非貴金屬元素，且基板可包含業內所闡述及/或本文所述之任何聚合物中之至少一者，包括(但不限於)聚碳酸酯、聚矽氧聚合物、丙烯酸聚合物、PET、經改質PET(例如PETG或PCTG)、PCT、PCTA、聚酯(包含TMCD及CHDM)、PCCD或PEN。複合層之厚度可在5nm至400nm、或5nm至小於200nm之範圍內，且基板之厚度可介於25μm與500μm之間，使得生物感測器元件之可見光透光率不超過20%或不超過15%或不超過10%或不超過5%。
本發明之一或多個實施例可係關於用於生物感測器之電極，其中電極包含基板及沉積於該基板上之複合層。在某些實施例中，複合層係碳及鉻之組合，且複合層對於Fe(II)[CN]6介質之氧化波電壓(下文鑑別為E峰值，陽極)可小於450、或小於400、或小於375、或小於350、或小於325、或小於300、或小於275毫伏(mV)，如1型線性掃描伏安法測試中所 測定(如實例部分中所論述)。
基板可包括業內已知之任一聚合物組合物，包括(但不限於)至少一種選自由以下組成之群之聚合物：耐侖(nylon)、聚酯、共聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺；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)、丙烯酸共聚物、聚(醚-醯亞胺)；聚伸苯醚或聚(伸苯醚)/聚苯乙烯摻合物、聚苯乙烯樹脂；聚伸苯硫；聚伸苯硫/聚伸苯基碸；聚(酯-碳酸酯)；聚碳酸酯；聚碸；聚碸醚；及聚(醚-酮)；或其他上述聚合物中任一者之混合物。
在一個實施例中，基板可包括至少一種聚酯，其包含至少一種選自由以下組成之群之二醇之殘基：乙二醇、1,4-環己烷二甲醇及2,2,4,4-四甲基-1,3-環丁烷二醇。
在一個實施例中，基板可包括至少一種聚酯，其包含對苯二甲酸及/或對苯二甲酸二甲酯之殘基及至少一種選自由乙二醇、1,4-環己烷二甲醇及2,2,4,4-四甲基-1,3-環丁烷二醇組成之群之二醇的殘基。
本發明之一或多個實施例係關於形成用於生物感測器之電極之方法。該方法包含(a)提供基板；(b)提供包含導電金屬組分及電阻材料組分之複合層靶標；(c)用來自該複合層靶標之材料物理氣相沉積該基板之至少一部分，以藉此在具有相反面向基板之複合層表面的該基板上形成複合層。導電金屬組分可包含一或多種非貴金屬元素。在一個實施例中，導電金屬組分可包含鉻。在另一實施例中，導電金屬組分可包含鎳及鉻。在另一實施例中，導電金屬組分可包含鎳及鉻，其中導電金屬組分中之鎳及鉻之組合重量%可為至少50重量%、或至少60重量%、或至少70重量%、或至少80重量%、或至少90重量%、或至少95重量%。在某些實施 例中，電阻材料組分可包含碳且複合層之厚度可在5nm至400nm、或5nm至200nm之範圍內。在某些實施例中，導電材料組分可包含針對本發明之各個態樣之本文所述之金屬中之任一者或金屬之組合，電阻材料組分可包含非晶形碳，且複合層之厚度可在5nm至400nm之範圍內。另外，複合層可之薄片電阻小於2000歐姆/平方(ohms per square)。
本發明之一或多個實施例係關於形成用於生物感測器之電極之方法。複合層之薄片電阻不超過5000、2000、100、80、60、50、40、20、10、或5歐姆/平方，如藉由ASTM F1711-96所量測。在一些實施例中，該層之薄片電阻介於1至5000歐姆/平方、1至4000歐姆/平方、1至3000歐姆/平方、1至2000歐姆/平方、1至1000歐姆/平方、1至500歐姆/平方、5至100歐姆/平方、5至20歐姆/平方、5至15歐姆/平方、5至10歐姆/平方、10至80歐姆/平方、20至60歐姆/平方、或40至50歐姆/平方之間，如藉由ASTM F1711-96所量測。該層之薄片電阻小於2000歐姆/平方。
儘管大多數本發明係關於用作生物感測器元件之電極，但其亦涵蓋可用於其他終端應用之電極。因此，本文中與用於生物感測器中之電極有關之任一揭示內容均意欲納入本文中，其適用於可由熟習此項技術者將此技術合理地應用至其之所有電極。
100:薄膜電極/第一電極
100a:第二電極
102:基板
104:複合層
110:測試條
112:反應空間
本文中參考以下各圖來闡述本發明之實施例，其中：圖1係本發明實施例之薄膜電極生物感測器元件之剖面示意性圖解說明；圖2係本發明實施例之測試條生物感測器元件之示意性圖解說明； 圖3係繪示含介質溶液中薄膜電極之線性掃描伏安圖之圖形；圖4係繪示薄膜電極之線性掃描伏安圖的圖，其比較緩衝溶液中之各種Cr及CrC複合膜；圖5係繪示薄膜電極之線性掃描伏安圖的圖，其比較緩衝溶液中之各種Cr及CrC複合膜；圖6係繪示薄膜電極之循環掃描伏安圖的圖，其比較各自在含Fe(II)[CN]6介質之緩衝溶液中之含有不同量之C之Cr及CrC複合膜；圖7係繪示薄膜電極之循環掃描伏安圖的圖，其比較各自在含Fe(II)[CN]6介質之緩衝溶液中之含有不同量之C之Cr及CrC複合膜；圖8係繪示薄膜電極之循環掃描伏安圖的圖，其比較各自在含[RuIII(NH3)6]Cl3介質之緩衝溶液中之含有不同量之C之Mo及MoC複合膜；圖9係繪示薄膜電極之循環掃描伏安圖的圖，其比較緩衝溶液中之Cr膜及50：50原子%之Cr：Si複合膜；圖10係繪示薄膜電極之循環掃描伏安圖的圖，其比較各自在含[RuIII(NH3)6]Cl3介質之緩衝溶液中之含有不同量之C之Cr膜及50：50原子%之Cr：Si複合膜。
本發明通常係關於用於電極(例如用於生物感測器中之彼等)之元件。如本文所使用，術語「生物感測器」應表示用於分析生物樣品之器件。在一些實施例中，如圖1中所圖解說明，生物感測器元件可為層狀薄膜電極100且可廣泛地包含基板102及沉積於基板102之至少一部分 上之複合層104，其中複合層係導電金屬組分及電阻材料組分之複合物。在一些實施例中，生物感測器可為醫學感測器，例如葡萄糖量測系統，且生物感測器元件可為與生物感測器一起使用之測試條。如本文所使用，術語「醫學感測器」應表示用於醫學監測及/或診斷之生物感測器。例如，如圖2中所圖解說明，一些實施例預期生物感測器元件將包含測試條110，該測試條包括第一電極100，該第一電極藉由反應空間112與第二電極100a分離。第一電極100可包含工作電極且第二電極100a可包含參考電極或相對電極或合併之參考及相對電極。因此，可將生物樣品(例如一滴血液)放置於反應空間112內且與第一電極100及第二電極100a電接觸用於分析。應理解，圖2並不意欲具有限制性且顯示測試條之一個可能的實施例。測試條之其他實施例可包括電極之不同構形，例如共平面電極構形。如本文所使用，術語「血糖感測器」應表示用於測定血液中葡萄糖之濃度之醫學感測器。另外，可在一個或兩個電極(例如工作電極)上形成與生物樣品反應之生物反應物(例如，蛋白質、酶(例如葡萄糖氧化酶、葡萄糖去氫酶或諸如此類)及介質(例如鐵氰化物、釕複合物、鋨錯合物、醌、吩噻嗪、吩噁嗪或諸如此類))。
與通常包括及/或使用貴金屬(例如鈀及/或金)之習用物理氣相沉積之生物感測器元件不同，本文所述之生物感測器元件可自非貴金屬或合金(例如包括鉻之彼等、或鎳及鉻之合金)形成。然而，如本文所述自具有電阻材料之複合物中之非貴金屬或合金形成的生物感測器元件(例如薄膜電極)在量測生物樣品時可展現優異一致性及準確度。因此，藉由使用包括本文所述之非貴金屬或合金及電阻材料之複合物的生物感測器元件，可顯著減少通常與生物感測器元件之製作及使用相關之材料及製造成 本。
本發明之實施例提供基板102，其係自撓性或剛性之任一類型材料形成，該材料通常對本文所述之所預期化學反應非導電及化學惰性。在某些實施例中，生物感測器元件之基板102可包含撓性、非導電膜，包括聚合物，例如聚合物膜、聚酯膜、聚碳酸酯膜或諸如此類。在某些特定實施例中，基板102可包含聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜。本發明之實施例預期基板102之厚度可為至少25μm、125μm、或250μm、及/或不超過800μm、500μm、或400μm。在某些實施例中，基板102之厚度可介於25至800μm、25至500μm、或25至400μm之間，介於125至800μm、125至500μm、或125至400μm之間，或介於250至800μm、250至500μm、或250至400μm之間。
塗覆於基板102上之複合層104可包含一或多種非貴金屬及一或多種電阻材料。可經由一或多種物理氣相沉積技術將該複合層104塗覆於基板102上，例如濺鍍塗覆(例如，磁控管濺鍍、非平衡磁控管濺鍍、面對靶濺鍍或諸如此類)、熱蒸發、電子束蒸發、雷射剝蝕、電弧氣化、共蒸發、離子電鍍或諸如此類。複合層104可在基板102上塗覆至至少1nm、10nm、15nm、或30nm、及/或不超過1000nm、400nm、200nm、100nm、或50nm之厚度在某些實施例中，複合層104之厚度可介於1至1000nm、1至400nm、1至200nm、1至100nm、或1至50nm之間，介於10至1000nm、10至400nm、10至200nm、10至100nm、或10至50nm之間，介於15至1000nm、15至400nm、15至200nm、15至100nm、或15至50nm之間，或介於30至1000nm、30至400nm、30至200nm、30至100nm、或30至50nm之間。
可將複合層104沉積於基板102上，以使得所得薄膜電極100將通常對可見光不透明。舉例而言，所得薄膜電極100之可見光透光率可不超過50%、不超過40%、不超過30%、或不超過20%，如藉由ASTM D1003所量測。在某些實施例中，所得薄膜電極100之可見光透光率可介於1至50%之間、介於10至40%之間、介於15至30%之間，或為約20%。另外，所得薄膜電極100之薄片電阻可不超過5000、2000、100、80、60、50、40、20、10或5歐姆/平方，如藉由ASTM F1711-96所量測。在一些實施例中，所得薄膜電極100之薄片電阻可介於1至5000歐姆/平方、2至2000歐姆/平方、5至100歐姆/平方、10至80歐姆/平方、20至60歐姆/平方、或40至50歐姆/平方之間。
在本發明之實施例中，複合層係自包含一或多種金屬(例如非貴金屬)及一或多種電阻材料之複合物形成。術語「複合物」意指包括呈不同元件之矩陣形式之不同元素的材料，該等元件納入或混合於矩陣內。矩陣可為不同元件之均質配置或可含有與其他元件相比具有相對較高濃度之一個元件的區。在本發明之實施例中，複合層包含導電金屬組分及電阻材料組分。在一個實施例中，複合層呈導電金屬組分及電阻材料組分之均質矩陣形式。在實施例中，複合層包含導電金屬及電阻材料之組合元素之物質，例如化學反應之組合物質，CrC或NiC。在實施例中，複合層包含導電金屬及電阻材料以及導電金屬組分及/或電阻材料組分之組合元素之物質。
在本發明之第一態樣之實施例中，本文所述非貴金屬(其形成複合層104之導電金屬組分)包括選自以下中之一或多者之金屬或合金：Ni、Cr、Mo、Mn、Cu、Ti、Co、Al、Fe、W、S、P、V、Nb、Zr、或 其兩者或更多者之組合。在某些實施例中，非貴金屬可包括Cr、Ni、或Cr及Ni之合金。在一個實施例中，導電金屬組分包含Cr。在一個實施例中，導電金屬組分係Cr。
在本發明之第一態樣之實施例中，導電金屬組分包含鎳及鉻之合金。舉例而言，生物感測器元件之複合層104中可含有包括至少5重量%鎳及至少5重量% Cr之非貴金屬合金。含有鎳及鉻之Ni：Cr(重量)比率為100：0至0：100範圍內之各種合金可用於導電金屬組分以製備包含導電金屬組分及電阻材料組分之複合層的電極。
在第一態樣之某些實施例中，包含複合層(例如，生物感測器元件之層104)之導電元件的非貴金屬合金中所包括之鎳及鉻的量可根據電極(例如生物感測器元件)之具體需求而變。在第二態樣之各個實施例中，非貴金屬合金可包含至少約5重量%至約95重量%之鎳。另外，在各個實施例中，非貴金屬合金可包含至少約5重量%、10重量%、20重量%、大於20重量%、25重量%、30重量%、40重量%、50重量%或大於50重量%、60重量%及/或高達約95重量%、90重量%、80重量%、70重量%、60重量%、大於50重量%、50重量%或40重量%之鉻。更具體而言，在實施例中，非貴金屬合金可包含約5重量%至95重量%、10重量%至90重量%、10重量%至80重量%、10重量%至70重量%、10重量%至60重量%、10重量%至50重量%、10重量%至40重量%、20重量%至90重量%、20重量%至80重量%、20重量%至70重量%、20重量%至60重量%、20重量%至50重量%、20重量%至40重量%、大於20重量%至90重量%、大於20重量%至80重量%、大於20重量%至70重量%、大於20重量%至60重量%、大於20重量%至50重量%、大於20重量%至40重量%、25重量%至90 重量%、25重量%至80重量%、25重量%至70重量%、25重量%至60重量%、25重量%至50重量%、25重量%至40重量%、30重量%至90重量%、30重量%至80重量%、30重量%至70重量%、30重量%至60重量%、30重量%至50重量%、30重量%至40重量%、40重量%至90重量%、40重量%至80重量%、40重量%至70重量%、40重量%至60重量%、40重量%至50重量%、50重量%至90重量%、50重量%至80重量%、50重量%至70重量%、50重量%至60重量%、大於50重量%至95重量%、大於50重量%至90重量%、大於50重量%至80重量%、大於50重量%至70重量%、大於50重量%至60重量%、60重量%至95重量%、60重量%至90重量%、60重量%至80重量%、60重量%至70重量%、70重量%至95重量%、70重量%至90重量%、70重量%至80重量%、80重量%至95重量%或80重量%至90重量%之範圍內之鉻。在一個實施例中，除了如上文所指示之鉻之量，合金之其餘部分係鎳。應理解，合金含有組合量為合金之100重量%之鎳及鉻，合金可仍含有少量其他元素作為雜質。
在某些實施例中，包含電極(例如生物感測器元件)之複合層中之導電金屬組分的非貴金屬合金中所包括之鎳及鉻的量可根據生物感測器元件之具體需求而變，如下：10重量%至95重量%鉻及5重量%至90重量%鎳；10重量%至90重量%鉻及10重量%至90重量%鎳；或10重量%至80重量%鉻及20重量%至90重量%鎳；或10重量%至70重量%鉻及30重量%至90重量%鎳；或10重量%至60重量%鉻及40重量%至90重量%鎳；或10重量%至50重量%鉻及50重量%至90重量%鎳、或10重量%至40重量%鉻及60重量%至90重量%鎳；或20重量%至90重量%鉻及10重量%至80重量%鎳；或20重量%至80重量%鉻及20重量%至80重量%鎳；或20重量 %至70重量%鉻及30重量%至80重量%鎳；或20重量%至60重量%鉻及40重量%至80重量%鎳；或20重量%至50重量%鉻及50重量%至80重量%鎳；或20重量%至40重量%鉻及60重量%至80重量%鎳；或大於20重量%至90重量%鉻及10重量%至小於80重量%鎳；或大於20重量%至80重量%鉻及20重量%至小於80重量%鎳；或大於20重量%至70重量%鉻及30重量%至小於80重量%鎳；或大於20重量%至60重量%鉻及40重量%至小於80重量%鎳；或大於20重量%至50重量%鉻及50重量%至小於80重量%鎳；或大於20重量%至40重量%鉻及60重量%至小於80重量%鎳；或25重量%至90重量%鉻及10重量%至75重量%鎳；或25重量%至80重量%鉻及20重量%至75重量%鎳；或25重量%至70重量%鉻及30重量%至75重量%鎳；或25重量%至60重量%鉻及40重量%至75重量%鎳；或25重量%至50重量%鉻及50重量%至75重量%鎳；或25重量%至40重量%鉻及60重量%至75重量%鎳；或30重量%至90重量%鉻及10重量%至70重量%鎳；或30重量%至80重量%鉻及20重量%至70重量%鎳；或30重量%至70重量%鉻及30重量%至70重量%鎳；或30重量%至60重量%鉻及40重量%至70重量%鎳；或30重量%至50重量%鉻及50重量%至70重量%鎳；或30重量%至40重量%鉻及60重量%至70重量%鎳；或40重量%至90重量%鉻及10重量%至60重量%鎳；或40重量%至80重量%鉻及20重量%至60重量%鎳；或40重量%至70重量%鉻及30重量%至60重量%鎳；或40重量%至60重量%鉻及40重量%至60重量%鎳；或40重量%至50重量%鉻及50重量%至60重量%鎳；或50重量%至95重量%鉻及5重量%至50重量%鎳；50重量%至90重量%鉻及10重量%至50重量%鎳；或50重量%至80重量%鉻及20重量%至50重量%鎳；或50重量%至70重量%鉻及30重量%至50重量%鎳；或50重 量%至60重量%鉻及40重量%至50重量%鎳；或大於50重量%至95重量%鉻及5重量%至小於50重量%鎳；或大於50重量%至90重量%鉻及10重量%至小於50重量%鎳；或大於50重量%至80重量%鉻及20重量%至小於50重量%鎳；或大於50重量%至70重量%鉻及30重量%至小於50重量%鎳；或大於50重量%至60重量%鉻及40重量%至小於50重量%鎳；或60重量%至95重量%鉻及5重量%至40重量%鎳；或60重量%至90重量%鉻及10重量%至40重量%鎳；或60重量%至80重量%鉻及20重量%至40重量%鎳；或60重量%至70重量%鉻及30重量%至40重量%鎳；或70重量%至95重量%鉻及5重量%至30重量%鎳；或70重量%至90重量%鉻及10重量%至30重量%鎳；或70重量%至80重量%鉻及20重量%至30重量%鎳；或80重量%至95重量%鉻及5重量%至20重量%鎳；或80重量%至90重量%鉻及10重量%至20重量%鎳；所有該等重量%皆係基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量%。
在第二態樣之實施例中，電阻材料組分包含碳，導電金屬組分中之鉻之重量%在約25重量%至約95重量%之範圍內，且導電金屬組分之其餘部分基本上係鎳。
在第二態樣之實施例中，電阻材料組分包含碳，導電金屬組分中之鉻之重量%在大於50重量%至約95重量%之範圍內，且導電金屬組分之其餘部分基本上係鎳。
在第二態樣之實施例中，導電金屬組分可包含鎳及鉻，其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分中之鎳及鉻之組合重量%可為至少50重量%、或至少60重量%、或至少70重量%、或至少80重量%、或至少90重量%、或至少95重量%，且其中基於等於 100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分包含大於20重量%鉻。在第二態樣之實施例中，基板之厚度介於25nm與500μm之間，複合層之厚度介於15nm與400nm、或15nm至200nm之間。
在第二態樣之實施例中，導電金屬組分可包含小於80重量%、或小於75重量%之範圍內之鎳及大於20、或大於25重量%之範圍內之鉻，且其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分中之鎳及鉻之總組合重量%在90重量%至100重量%、或95重量%至100重量%之範圍內。
在第二態樣之實施例中，導電金屬組分中之鉻之重量%在約25重量%至約95重量%之範圍內，且導電金屬組分之其餘部分基本上係鎳。在第二態樣之其他實施例中，導電金屬組分中之鉻之重量%在約30重量%至約95重量%之範圍內，且導電金屬組分之其餘部分基本上係鎳。在第二態樣之其他實施例中，導電金屬組分中之鉻之重量%在約40重量%至約95重量%之範圍內，且導電金屬組分之其餘部分基本上係鎳。在第二態樣之其他實施例中，導電金屬組分中之鉻之重量%在約50重量%至約95重量%之範圍內，且導電金屬組分之其餘部分基本上係鎳。在第二態樣之另一實施例中，導電金屬組分中之鉻之重量%在大於50重量%至約95重量%之範圍內，且導電金屬組分之其餘部分基本上係鎳。
在第二態樣之實施例中，電阻材料組分係碳。在第二態樣之實施例中，電阻材料組分係碳，導電金屬組分中之鉻之重量%在約25重量%至約95重量%之範圍內，且其餘導電金屬組分基本上係鎳。在第二態樣之另一實施例中，電阻材料組分係碳，導電金屬組分中之鉻之重量%在大於50重量%至約95重量%之範圍內，且其餘導電金屬組分基本上係鎳。
在第二態樣之某些實施例中，基於導電金屬組分之總重量導電金屬組分含有0重量%至2重量%、或0重量%至1重量%之量的鉬(若存在)。在某些實施例中，基於導電金屬組分之總重量，導電金屬組分含有小於1重量%、或小於0.8重量%、或小於0.6重量%、或小於0.4重量%、或小於0.2重量%、或小於0.1重量%之量的鉬(若存在)。在實施例中，導電金屬組分(且因此複合層)實質上不含鉬。在實施例中，導電金屬組分(及複合層)不含鉬。
在第二態樣之某些實施例中，導電金屬組分含有小於1.0重量%、或小於0.5重量%、或小於0.2重量%之以下元素物質中之每一者：鐵、碳、硫、磷、鉬、鈮、鈷、鋁、鈦或硼。在實施例中，導電金屬組分不含或實質上不含以下元素物質：碳、硫、磷、鉬、鈮、鈷、鋁、鈦或硼。在某些實施例中，導電金屬組分包含鎳及鉻且含有小於1.0重量%、或小於0.5重量%、或小於0.2重量%、或小於0.1重量%、或小於0.05重量%之任何其他元素物質。在某些實施例中，導電金屬組分包含鎳及鉻且含有小於2.0重量%、或小於1.0重量%、或小於0.5重量%、或小於0.2重量%、或小於0.1重量%、或小於0.05重量%之總共所有其他元素物質。
在第二態樣之某些實施例中，包含電極(例如生物感測器元件)之複合層中之導電金屬組分的非貴金屬合金中所包括之鎳及鉻的量可根據生物感測器元件之具體需求而變，如下：10重量%至95重量%鉻及5重量%至90重量%鎳；10重量%至90重量%鉻及10重量%至90重量%鎳；或10重量%至80重量%鉻及20重量%至90重量%鎳；或10重量%至70重量%鉻及30重量%至90重量%鎳；或10重量%至60重量%鉻及40重量%至90重量%鎳；或10重量%至50重量%鉻及50重量%至90重量%鎳、或10重量 %至40重量%鉻及60重量%至90重量%鎳；或20重量%至90重量%鉻及10重量%至80重量%鎳；或20重量%至80重量%鉻及20重量%至80重量%鎳；或20重量%至70重量%鉻及30重量%至80重量%鎳；或20重量%至60重量%鉻及40重量%至80重量%鎳；或20重量%至50重量%鉻及50重量%至80重量%鎳；或20重量%至40重量%鉻及60重量%至80重量%鎳；或大於20重量%至90重量%鉻及10重量%至小於80重量%鎳；或大於20重量%至80重量%鉻及20重量%至小於80重量%鎳；或大於20重量%至70重量%鉻及30重量%至小於80重量%鎳；或大於20重量%至60重量%鉻及40重量%至小於80重量%鎳；或大於20重量%至50重量%鉻及50重量%至小於80重量%鎳；或大於20重量%至40重量%鉻及60重量%至小於80重量%鎳；或25重量%至90重量%鉻及10重量%至75重量%鎳；或25重量%至80重量%鉻及20重量%至75重量%鎳；或25重量%至70重量%鉻及30重量%至75重量%鎳；或25重量%至60重量%鉻及40重量%至75重量%鎳；或25重量%至50重量%鉻及50重量%至75重量%鎳；或25重量%至40重量%鉻及60重量%至75重量%鎳；或30重量%至90重量%鉻及10重量%至70重量%鎳；或30重量%至80重量%鉻及20重量%至70重量%鎳；或30重量%至70重量%鉻及30重量%至70重量%鎳；或30重量%至60重量%鉻及40重量%至70重量%鎳；或30重量%至50重量%鉻及50重量%至70重量%鎳；或30重量%至40重量%鉻及60重量%至70重量%鎳；或40重量%至90重量%鉻及10重量%至60重量%鎳；或40重量%至80重量%鉻及20重量%至60重量%鎳；或40重量%至70重量%鉻及30重量%至60重量%鎳；或40重量%至60重量%鉻及40重量%至60重量%鎳；或40重量%至50重量%鉻及50重量%至60重量%鎳；或50重量%至95重量%鉻及5重量%至50重量%鎳；50重 量%至90重量%鉻及10重量%至50重量%鎳；或50重量%至80重量%鉻及20重量%至50重量%鎳；或50重量%至70重量%鉻及30重量%至50重量%鎳；或50重量%至60重量%鉻及40重量%至50重量%鎳；或大於50重量%至95重量%鉻及5重量%至小於50重量%鎳；或大於50重量%至90重量%鉻及10重量%至小於50重量%鎳；或大於50重量%至80重量%鉻及20重量%至小於50重量%鎳；或大於50重量%至70重量%鉻及30重量%至小於50重量%鎳；或大於50重量%至60重量%鉻及40重量%至小於50重量%鎳；或60重量%至95重量%鉻及5重量%至40重量%鎳；或60重量%至90重量%鉻及10重量%至40重量%鎳；或60重量%至80重量%鉻及20重量%至40重量%鎳；或60重量%至70重量%鉻及30重量%至40重量%鎳；或70重量%至95重量%鉻及5重量%至30重量%鎳；或70重量%至90重量%鉻及10重量%至30重量%鎳；或70重量%至80重量%鉻及20重量%至30重量%鎳；或80重量%至95重量%鉻及5重量%至20重量%鎳；或80重量%至90重量%鉻及10重量%至20重量%鎳；所有該等重量%皆係基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量%；且其中導電金屬組分包含鎳及鉻且含有小於1.0重量%、或小於0.5重量%、或小於0.2重量%之任何其他元素物質，或實質上不含任何其他元素物質，或不含其他元素物質。
在第三態樣之實施例中，導電金屬組分可包含鎳及鉻，其中基於導電金屬組分之重量，鎳係以至少4重量%、或5重量%、或6重量%、或8重量%之量存在，且鉻係以至少10重量%之量存在。
在第三態樣之一個實施例中，導電金屬組分可包含鎳及鉻，其中基於導電金屬組分之總重量，導電金屬組分中之鎳及鉻之組合重量%可為24重量%或25重量%至小於95重量%之範圍內、至少10重量%之 鉻，及至少4重量%、或5重量%、或6重量%、或8重量%之鎳。除了鎳及鉻，在第三態樣之某些實施例中，導電金屬組分亦可包含鐵，其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，鐵係以大於2重量%之量存在。在第三態樣之實施例中，導電金屬組分可包含0重量%至小於20重量%、或0重量%至17重量%、或0重量%至13重量%、或0重量%至10重量%、或0重量%至9重量%、或0重量%至8重量%、或0重量%至7重量%、或0重量%至6重量%、或0重量%至5重量%、或0重量%至4重量%、或0重量%至3重量%、或0重量%至2重量%、或0重量%至1重量%、或0重量%至0.5重量%、或0重量%至0.1重量%鉬。
在第四態樣中，導電金屬組分可包含鎳及鉻，其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分中之鎳及鉻之組合重量%可在24重量%至95重量%、或25重量%至90重量%、或26重量%至89重量%之範圍內。除了鎳及鉻，導電金屬組分亦可包含鐵，其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分中之鐵之重量%可在大於5重量%至小於75重量%、或約6至約74重量%之範圍內。
在第四態樣之實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分可包含大於7重量%之範圍內之鎳及大於13重量%至小於21重量%之範圍內之鉻，且其中導電金屬組分中之鎳及鉻之總組合重量%在24重量%至95重量%、或大於25重量%至小於90重量%、或26重量%至89重量%之範圍內。
在第四態樣之其他實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分可包含8重量%至72重量%之範圍內之鎳、約14重量%至約20重量%之範圍內之鉻及約6重量%至約74重量%之範 圍內之鐵，且其中導電金屬組分中之鎳及鉻之總組合重量%在約25重量%至約90重量%、或26重量%至89重量%之範圍內。
在第四態樣之某些實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分可包含8重量%至72重量%之範圍內之鎳、14重量%至20重量%之範圍內之鉻及6重量%至74重量%之範圍內之鐵。
在第四態樣之某些實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分可包含8重量%至72重量%之範圍內之鎳、14重量%至20重量%之範圍內之鉻及6重量%至74重量%之範圍內之鐵，且其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分不包括以大於2重量%之量存在的任何其他元素物質。在一個實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分進一步包含0.01重量%至2.0重量%之範圍內之錳，且不包括以大於1.0重量%之量存在的任何其他元素物質。
在第四態樣之某些實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量導電金屬組分可包含8重量%至72重量%之範圍內之鎳、14重量%至20重量%之範圍內之鉻及6重量%至74重量%之範圍內之鐵，且其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分進一步包含0.01重量%至2.0重量%之範圍內之錳、0.01重量%至1.0重量%之範圍內之矽、0重量%至0.5重量%之範圍內之銅。在實施例中，導電金屬組分含有小於0.2重量%之以下元素物質中之每一者：碳、硫、磷、鉬、鈮、鈷、鋁、鈦或硼。在實施例中，導電金屬組分不含或實質上不含以下元素物質：鉬、鈮、鈷、鋁、鈦或硼。在實施例中，導電金屬組分不 含以下元素物質：鉬、鈮、鈷、鋁、鈦或硼。
在第五態樣中，導電金屬組分可包含鎳及鉻，其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分中之鎳及鉻之組合重量%可在80重量%至小於95重量%、或81重量%至94重量%、或82重量%至94重量%、或83重量%至94重量%、或85重量%至94重量%、或86重量%至94重量%之範圍內。除了鎳及鉻，導電金屬組分亦可包含鐵，其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分中之鐵之重量%可在大於5重量%至小於12重量%、或約6重量%至約11重量%、或6重量%至11重量%、或6重量%至10重量%、或6重量%至9重量%、或7重量%至10重量%、或7重量%至9重量%、或約9重量%之範圍內。
在第五態樣之實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分可包含大於70重量%之範圍內之鎳及大於13重量%至小於20重量%之範圍內之鉻，且其中導電金屬組分中之鎳及鉻之總組合重量%在大於80重量%至小於95重量%、或81重量%至94重量%、或82重量%至94重量%、或83重量%至94重量%、或85重量%至94重量%、或86重量%至94重量%之範圍內。
在第五態樣之其他實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分可包含70重量%至81重量%之範圍內之鎳、約14重量%至約19重量%之範圍內之鉻及約6重量%至約11重量%之範圍內之鐵，且其中導電金屬組分中之鎳及鉻之總組合重量%在約84重量%至約94重量%、或85重量%至94重量%、或86重量%至94重量%之範圍內。
在第五態樣之某些實施例中，基於等於100重量%之導電 金屬組分之總重量，導電金屬組分可包含70重量%至81重量%之範圍內之鎳、14重量%至17重量%之範圍內之鉻及6重量%至11重量%之範圍內之鐵。
在第五態樣之某些實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分可包含72重量%至81重量%之範圍內之鎳、14重量%至17重量%之範圍內之鉻及6重量%至11重量%、或6重量%至10重量%之範圍內之鐵，且其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分不包括以大於1重量%之量存在的任何其他元素物質。在一個實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分進一步包含0.01重量%至1.0重量%之範圍內之錳，且不包括以大於0.5重量%之量存在的任何其他元素物質。
在第五態樣之某些實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量導電金屬組分可包含72重量%至81重量%之範圍內之鎳、14重量%至17重量%之範圍內之鉻及6重量%至11重量%、或6重量%至10重量%之範圍內之鐵，且其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分進一步包含0.01重量%至1.0重量%之範圍內之錳、0.01重量%至0.5重量%之範圍內之銅及0.01重量%至0.5重量%之範圍內之矽。在實施例中，導電金屬組分不含或實質上不含以下元素物質：鉬、鈮、鈷、鋁、鈦、磷或硼，或若存在任何物質，則該等物質之量係小於0.25重量%、或小於0.2重量%、或小於0.1重量%、或小於0.05重量%、或痕量或更少。在實施例中，導電金屬組分不含或實質上不含以下元素物質：鉬、鈮、鈷、鋁、鈦、磷或硼。
在第六態樣中，導電層可包含鎳及鉻，其中基於等於100 重量%之導電層之總重量，導電層中之鎳及鉻之組合重量%可在24重量%、或25重量%至90重量%、或26重量%至89重量%之範圍內。除了鎳及鉻，導電層亦可包含鐵，其中基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層中之鐵之重量%可在大於5重量%至小於75重量%、或約6重量%至約74重量%之範圍內。
在第七態樣中，導電金屬組分可包含鎳及鉻，其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分中之鎳及鉻之組合重量%可在24重量%至55重量%、或25重量%至小於33重量%、或26重量%至32重量%、或25重量%至小於32重量%、或26重量%至31重量%、或26重量%至30.5重量%之範圍內。除了鎳及鉻，導電金屬組分亦可包含鐵，其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分中之鐵之重量%可在至少35重量%至小於75重量%、或至少61重量%至小於75重量%、至少65重量%至小於75重量%、或大於65重量%至小於75重量%、或約66至約74重量%、或大於66重量%至高達74重量%之範圍內。
在第七態樣之實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分可包含7重量%至小於12重量%之範圍內之鎳及大於16重量%至小於22重量%之範圍內之鉻，且其中導電金屬組分中之鎳及鉻之總組合重量%在25重量%至小於32重量%、或26重量%至31重量%、或26重量%至30.5重量%之範圍內。
在第七態樣之其他實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分可包含8重量%至11重量%之範圍內之鎳、約18重量%至約20重量%之範圍內之鉻及約66重量%至約74重量%之範圍內之鐵，且其中導電金屬組分中之鎳及鉻之總組合重量%在約26重量 %至約31重量%、或26重量%至30.5重量%之範圍內。
在第七態樣之某些實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分可包含8重量%至10.5重量%之範圍內之鎳、18重量%至20重量%之範圍內之鉻及66重量%至74重量%之範圍內之鐵。
在第七態樣之某些實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分可包含8重量%至10.5重量%之範圍內之鎳、18重量%至20重量%之範圍內之鉻及66重量%至74重量%之範圍內之鐵，且其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分不包括以大於1重量%之量存在的任何其他元素物質。在一個實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分進一步包含0.01重量%至1.0重量%之範圍內之錳及0.01重量%至1.0重量%之範圍內之矽，且不包括以大於0.2重量%或0.1重量%之量存在的任何其他元素物質。
在第七態樣之某些實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分可包含8重量%至10.5重量%之範圍內之鎳、18重量%至20重量%之範圍內之鉻及66重量%至74重量%之範圍內之鐵，且其中基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分進一步包含0.01重量%至1.0重量%之範圍內之錳、0.01重量%至1.0重量%之範圍內之矽，且進一步包含各自小於0.1重量%之量的碳、硫及磷。在實施例中，導電金屬組分不含或實質上不含以下元素物質：鉬、鈮、鈷、鋁、鈦、銅或硼，或若存在任何物質，則該等物質之量係小於0.25重量%、或小於0.2重量%、或小於0.1重量%、或小於0.05重量%、或痕量或更 少。在實施例中，導電金屬組分不含或實質上不含以下元素物質：鉬、鈮、鈷、鋁、鈦、銅或硼。
在第八態樣之實施例中，基於等於100重量%之導電層之總重量，導電層可包含10重量%至30重量%、或大於10且小於30重量%、或11重量%至29重量%之範圍內之鎳；17重量%至26重量%、或大於17重量%至小於26重量%、或18重量%至25重量%之範圍內之鉻；2重量%至8重量%、或大於2且小於8重量%、或2.5重量%至7重量%之範圍內之鉬；及35重量%至75重量%、或40重量%至74重量%、或41重量%至70重量%之範圍內之鐵。
在第八態樣之某些實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分不包括以大於2重量%之量存在的任何其他元素物質。
在第八態樣之某些實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分進一步包含0.01重量%至2.0重量%之範圍內之錳、0.01重量%至1.0重量%之範圍內之矽，且進一步包含各自小於0.1重量%之量的碳、硫及磷。在某些實施例中，基於等於100重量%之導電金屬組分之總重量，導電金屬組分不包括以大於0.1重量%、或大於0.05重量%、或大於0.025重量%之量存在的任何其他元素物質。
在本發明之各個實施例中，複合層包含導電金屬組分及電阻材料組分，其中基於複合層中存在之總元素，電阻材料組分係以至少20、或至少30、或至少40、或至少50、或大於50、或至少60、或至少65、或至少70原子%之量存在。在實施例中，複合層包含導電金屬組分、電阻材料組分及組合金屬及電阻材料物質元件，其中基於複合層中存在之 總元素，電阻材料及組合金屬及電阻物質材料之總量係以至少20、或至少30、或至少40、或至少50、或大於50、或至少60、或至少65、或至少70原子%之量存在。
在本發明之各個實施例中，複合層包含導電金屬組分及電阻材料組分，其中導電金屬組分係選自本發明之各個態樣中之上述金屬或合金中之任一者，其中電阻材料組分係碳，且其中基於複合層中存在之總元素，碳係以至少20、或至少30、或至少40、或至少50、或大於50、或至少60、或至少65、或至少70%之量存在。應理解，導電金屬組分可為除了電阻材料組分中之碳外亦含有少量碳之金屬合金。舉例而言，濺鍍源可為自金屬合金(其含有一定量之碳)及分開添加之碳(添加至該合金中)以製備複合源製得的複合材料源，或複合層可自金屬合金源(其含有一定量之碳)及單獨碳源共濺鍍。
本發明中之複合層可由包含本申請案中所揭示之複合組合物中之任一者之單一層構造而成。在某些實施例中，複合組合物含有金屬或金屬合金及電阻材料(例如C)，其呈元素之固體溶液(單一相)、金屬及電阻材料元素相之混合物(兩種或更多種溶液)或各相間無不同邊界之金屬間/電阻材料化合物形式。在實施例中，複合層可包含金屬及電阻材料之組合元素之物質，例如化學反應之組合物質，CrC或NiC。
熟習此項技術者將易於瞭解，非貴金屬或金屬合金之元素以及電阻材料可包含附帶雜質。如本文所使用，「附帶雜質」係指天然存在於用於產生非貴金屬合金之礦石或電阻材料源中或在產生製程期間無意中添加之任何雜質。非貴金屬或金屬合金及電阻材料可各自包含小於約0.1重量%、0.05重量%、或0.001重量%之附帶雜質。
除上文所闡述之元素以外，本文所述之非貴金屬合金亦可含有一或多種其他合金化元素。然而，在各個實施例中，非貴金屬合金可實質上不含該等其他合金化元素。如本文所使用，術語「實際上不含」及「實質上不含」意味著非貴金屬合金包含小於0.001重量%之該等其他合金化組分。另外，術語「實際上不含」及「實質上不含」可互換使用。
在一個實施例中，基板可包括至少一種聚酯，其包含含有對苯二甲酸及間苯二甲酸及/或其酯(例如對苯二甲酸二甲酯)之殘基的酸要素及包含至少一種選自由以下組成之群之二醇之殘基的二醇要素：乙二醇殘基、1,4-環己烷二甲醇殘基及2,2,4,4-四甲基-1,3-環丁烷二醇。
在一個實施例中，基板可包括至少一種聚酯，其包含對苯二甲酸殘基或其酯或其混合物及1,4-環己烷二甲醇殘基。
在一個實施例中，基板可包括至少一種自對苯二甲酸殘基或其酯或其混合物及1,4-環己烷二甲醇殘基及/或2,2,4,4-四甲基-1,3-環丁烷二醇殘基製得的聚酯。
在一個實施例中，基板可包括至少一種自對苯二甲酸殘基或其酯或其混合物、2,2,4,4-四甲基-1,3-環丁烷二醇殘基及1,4-環己烷二甲醇殘基製得的聚酯。
在一個實施例中，基板可包括至少一種自對苯二甲酸殘基或其酯或其混合物、2,2,4,4-四甲基-1,3-環丁烷二醇殘基及乙二醇殘基製得的聚酯。
在一個實施例中，基板可包括至少一種聚酯，其包含對苯二甲酸殘基或其酯或其混合物、乙二醇殘基及1,4-環己烷二甲醇殘基。
在本發明之某些實施例中，本文所述之生物感測器元件可 藉由實施以下步驟來製備：(a)提供基板；(b)提供複合層靶標；(c)利用靶標之材料物理氣相沉積基板之至少一部分以藉此在基板上形成複合層。
步驟(a)之提供基板可包括提供先前所闡述之任一類型之基板材料(例如PET)。在某些實施例中，基板將包含可在高真空室內運轉之基板材料之薄片。基板材料之薄片可包含材料之單一區段，例如正方形薄片。在一些其他實施例中，基板材料之薄片可包含經由輥對輥機制藉助高真空室傳送之材料之輥，如將在下文進行更詳細地闡述。在其他實施例中，基板在沉積期間可保持靜止或可旋轉，如亦將在下文所闡述。
步驟(b)之提供靶標可包括提供包括先前所闡述之非貴金屬或金屬合金及電阻材料中之任一者之物理氣相沉積靶標。舉例而言，在一些實施例中，如本文所論述包含鎳及鉻之合金之物理氣相沉積靶標可與碳組合以提供可用於製備薄膜複合層之複合靶標。該等複合靶標可包含小於約0.1重量%、0.05重量%或0.001重量%之附帶雜質。在一些實施例中，在物理氣相沉積製程期間，物理氣相沉積靶標將收容在電極(例如濺鍍陰極)內及/或將包含該電極。在某些實施例中，物理氣相沉積靶標可為直徑為至少2cm、4cm、8cm、12cm、16cm或20cm之圓形物。在其他實施例中，物理氣相沉積靶標可為內徑為至少2cm、4cm、8cm或16cm且外徑為20cm、24cm、28cm或32cm之管狀靶標。在其他實施例中，物理氣相沉積靶標可為具有以下尺寸之矩形：介於5cm至25cm之間之寬度、介於25cm至75cm之間之長度及介於0.3cm至5cm之間之厚度。然 而，應瞭解，本發明之實施例涵蓋其他形狀及大小之靶標之使用。
步驟(c)之物理氣相沉積通常包括用非貴金屬及電阻材料複合靶標之材料塗覆基板以形成複合層。如本文所使用，術語「物理氣相沉積」應表示藉由將氣化材料冷凝至基板上來沉積薄膜。物理氣相沉積之塗覆可利用先前所闡述之任一類型之物理氣相沉積製程(即，濺鍍塗覆、熱蒸發、電子束蒸發、雷射剝蝕、電弧蒸發、共蒸發、離子電鍍或諸如此類)來實施。例如，在一些實施例中，物理氣相沉積步驟將經由濺鍍製程實施，其中經由濺鍍器件藉由濺鍍非貴金屬及電阻材料複合靶標利用複合層塗覆基板。此一濺鍍型物理氣相沉積之特定實例將在下文進行更詳細地闡述。在其上塗覆複合層之所得基板可用作生物感測器元件(例如電極)。該等電極可包括工作電極、參考電極及/或相對電極。在某些實施例中，例如當經由輥對輥物理氣相沉積製程利用複合層真空塗覆基板材料之輥時，可將所得薄膜薄片分割成適當大小，以形成特定而言大小適於生物感測器元件之薄膜電極。在其他實施例中，生物感測器元件可藉由蝕刻(例如化學或雷射蝕刻)自薄膜薄片形成。在其他實施例中，生物感測器元件可使用圖案化遮罩形成，將該遮罩鋪放於基板上，並在其上物理氣相沉積複合層以形成生物感測器元件之複合層。
步驟(b)之替代方案可為提供單獨導電金屬及電阻材料靶標，其中關於複合層之導電金屬組分，導電金屬靶標可包括本文所述非貴金屬或金屬合金中之任一者，且其中關於複合層之電阻材料組分，電阻材料靶標可包括本文所述電阻材料中之任一者。
步驟(c)之替代方案可為利用來自導電金屬靶標及電阻材料靶標二者之材料同時塗覆基板，例如使用(導電金屬及電阻材料)源靶標二 者共濺鍍，以形成複合層。
在某些實施例中，例如當經由輥對輥物理氣相沉積製程利用複合層真空塗覆基板材料之輥時，可將所得薄膜薄片分割成適當大小，以形成特定而言大小適於生物感測器元件之薄膜電極。該等電極可包括工作電極、參考電極及/或相對電極。電極亦可包括用於檢測樣品之導電率(不管樣品是否已施加至生物感測器元件)或可用於生物感測器之樣品或樣品環境的其他電特徵之彼等。在其他實施例中，生物感測器元件可藉由蝕刻(例如化學或雷射蝕刻)自薄膜薄片形成。在其他實施例中，生物感測器元件可使用圖案化遮罩形成，將該遮罩鋪放於基板上，並在其上物理氣相沉積複合層以形成生物感測器元件。
在某些特定實施例中，可經由包括輥對輥磁控管濺鍍之輥對輥物理氣相沉積製程製造生物感測器元件。例如，可使用77.50cm寬之網輥對輥磁控管濺鍍塗覆機(例如由Applied Materials,Inc.供應之Smartweb塗覆機或由CHA Industries,Inc供應之Mark 80)對包含由PET(聚對苯二甲酸乙二酯)製得且厚度在25μm至250μm之範圍內且寬度為33.02cm之聚合物膜的基板薄片進行濺鍍。可採用單一或雙重靶標構形以沉積複合層。可使用包括複合物(例如非貴金屬合金及碳之複合物)之靶標。可使用擴散及機械幫浦組合將濺鍍塗覆機之真空室抽吸至至少10-5托(Torr)之基礎壓力。在其他實施例中，可使用機械幫浦、渦輪幫浦、冷凍幫浦及/或油擴散幫浦之組合。可使用2 KW功率供應(例如自Advanced Energy Inc.供應)對收容具有大體矩形形狀之複合靶標的磁控管濺鍍陰極供能。可控制進入真空室中之氬氣流(例如經由MKS型號1179A流量控制器)以將濺鍍壓力設為介於3毫托至10毫托之間以在濺鍍製程期間使用。
可藉由控制特定製程參數有效地原位控制經濺鍍複合層之厚度及薄片電阻。製程參數之實例包括輥對輥網速度(即，控制基板薄片在濺鍍期間移動穿過真空室時之速度)、供應至濺鍍靶標之功率(即，施加至靶標表面附近所形成電漿之電壓及電流的乘積)、濺鍍室中之氣體壓力及室中存在之靶標之數量。例如，為濺鍍給定合金之複合層，可將網速度設為介於0.1米/分鐘至3.5米/分鐘之間並將濺鍍功率密度設為1瓦特/cm2至8瓦特/cm2。在實施例中，可形成具有約15nm至250nm之經量測厚度值及約8歐姆/平方至4,000歐姆/平方之薄片電阻之經濺鍍複合層。
除上文所闡述之輥對輥製程以外，可使用具有相同幾何學之按比例擴大的版本、使用大規模輥對輥製程製造生物感測器元件。在此一大規模輥對輥製程中，最大網速度可為0.1米/分鐘至10米/分鐘，介於3米/分鐘至7米/分鐘之間，或高於10米/分鐘。大規模輥對輥製程可提供介於0.1瓦特/cm2至13瓦特/cm2、2瓦特/cm2至10瓦特/cm2或5瓦特/cm2至8瓦特/cm2之間之濺鍍功率密度。另外，靶標之數量可包括介於2、4、6或更大之間，且基板薄片之網寬度可為75cm或更大。
實施例另外預期可利用基板薄片在真空室內保持靜止之物理氣相沉積製程。某些該等實施例係於下文實例部分中進行詳細闡述。在基板薄片保持靜止之一些實施例中，將複合層沉積於基板薄片上之沉積時間可為5分鐘、10分鐘、15分鐘、30分鐘或更長時間。
如先前於上文所闡述，包括自本文所述之非貴金屬或合金及電阻材料形成之複合層的生物感測器元件可展現合意之電化學性質，此使得其尤其充分適合作為納入貴金屬(例如鈀及/或金)之生物感測器元件之替代物。例如，本發明實施例之生物感測器元件可包含利用在經歷時間電 流滴定法測試時展現合意之劑量-反應特徵之複合層形成之薄膜電極。
在各個實施例中，複合層可包含鉻及碳(其之量如本文中所論述)且複合層對於Fe(II)[CN]6介質之氧化波電壓(下文鑑別為E峰值，陽極)可小於400、或小於390、或小於380、或小於375、或小於360、或小於350、或小於340、或小於330、或小於325、或小於320、或小於310、或小於300、或小於290、或小於280、或小於275、或小於270、或小於260毫伏(mV)，如1型線性掃描伏安法測試中所測定(如實例部分中所論述)。
本發明可藉由其實施例之下列實例來進一步闡釋，但應瞭解，除非另外特別指示，否則包括該等實例僅用於闡釋之目的且並非意欲限制本發明之範圍。
實例 薄膜電極之製備
對於下文所闡述實例(及比較實例)中之每一者，藉由下文所闡述之物理氣相沉積製程形成呈薄膜電極形式之生物感測器元件。應理解，可使用以下製程形成薄膜電極，以包括複數個不同類型之元素及元素合金(例如表1中所列示之非貴組合物)以及電阻材料之複合層。在實例中，薄膜電極係自沉積於基板層頂部上之鉻、鉬及含有各種比率之鉻及碳或各種比率之鉬及碳之複合物製備。該製程包括藉由以下形成薄膜電極膜：(a)在高真空室中使用直流電(「DC」)磁控管濺鍍將金屬或金屬/碳複合物沉積於10.16cm×10.16cm正方形PET基板薄片上，其中利用Denton Vacuum Desktop Pro濺鍍器件實施濺鍍；(b)將真空室抽真空至約10-5托之初始基礎壓力； (c)將10sccm之氬氣引入高真空室中以產生2.8毫托之沉積壓力；(d)在真空室內以約2轉/分鐘旋轉基板薄片；(e)將金屬或金屬/碳複合物之5.08cm直徑靶標在40瓦特之恆定功率下及DC磁控管濺鍍器件下保持15分鐘至120分鐘之沉積時間，以利用金屬或複合層塗覆基板薄片之至少一部分(為了初始化靶標，將靶標在40瓦特之恆定功率下在DC磁控管濺鍍器件下保持5分鐘預濺鍍時間，之後將基板引入真空室中)；(f)於室溫下實施所有沉積。
自藉由如上文提供之物理氣相沉積形成之薄膜電極膜切割具有5.08cm×7.62cm之大小之個別薄膜電極。使用呈三個電極構形之Gamry Instruments Reference 600恒電位器執行電化學實驗，其中電化學電池含有放置在Gamry Instruments VistaShield Faraday Cage內側之薄膜電極膜。藉由利用將單一3mm直徑孔模具切入其中之電鍍膠帶部分地遮罩薄膜電極形成薄膜電極中之每一者作為工作電極。因此，由薄膜電極之模具切割孔形成之未經遮罩部分提供0.0707cm2之幾何工作電極表面積。薄膜電極之未經遮罩部分之另一不同區域用作與恒電位器之工作電極引線之電連接點。將薄膜電極之經遮罩部分置於非導電材料(例如塑膠)之平坦支撐塊上。其後將薄膜電極置於玻璃電化學電池之工作電極埠中。將薄膜電極之經暴露3mm直徑部分置於電化學電池之工作電極埠之底部開口之中心附近。利用夾鉗及O形環密封電化學電池之工作電極埠。電化學電池亦含有包含飽和甘汞參考電極及碳輔助電極之參考電極。將參考電極及輔助電極分別置於參考電極埠及輔助電極部分中。另外，將參考電極及輔助電極分別連接至恒電位器之參考引線及輔助引線。電化學電池亦包括氣流 埠，藉由該氣流埠利用惰性氣體(例如氮氣)將測試溶液脫氣並覆蓋該測試溶液。
薄膜電極係根據上文論述之程序自鉻及Cr：C比率(以原子%計)為100：0、80：20、70：30、50：50及30：70之鉻及碳複合物製備。薄膜電極亦係根據上文論述之程序自鉬、Mo：C比率(以原子%計)為100：0、70：30、50：50及30：70之鉬及碳複合物製備。導電金屬或複合層厚度係約15nm至250nm，如藉由橫斷面電極之TEM成像所測定。
1型線性掃描伏安法測試說明
1型線性掃描伏安法測試可用於測試薄膜電極之電化學反應。1型線性掃描伏安法測試包含以下步驟：將50mL在pH 7.1下含有145mM氯化鈉之10mM磷酸鉀緩衝液置於電化學電池中，並利用阻塞物密封電化學電池。與氣流埠相關之氣體入口及出口配件容許使用中孔濾棒經由氮氣之氣流使緩衝溶液惰性氣體鼓泡(即，脫氣)。氣流埠另外容許氣流自濾棒切換為頂部空間覆蓋配置。使氣體出口連接至油鼓泡器以防止外部氣體(例如，空氣)反擴散至電化學電池中。利用磁力攪拌棒攪拌緩衝溶液，同時利用氮氣鼓泡至少5分鐘，之後將氣流切換為覆蓋構形。在經由1型線性掃描伏安法測試執行之電化學實驗期間不以其他方式存在對緩衝溶液之攪動以免產生氣泡或其他不利影響(即，溶液在電化學測試期間係靜止的)。
在電化學電池內在包含工作電極之薄膜電極上實施線性掃描伏安法測試。線性掃描伏安法之初始電壓電位相對於開路電位(亦稱為靜息電位)為0V，如在工作電極與參考電極(即，飽和甘汞參考電極)之間所量測，且在伏安法實驗前之至少10秒之靜息時段後，以25mV/秒以陽 極方式掃描電壓電位直至觀察到至少50μA之電流。對於含有Fe(II)[CN]6介質之溶液，介質係以1mM濃度存在，且線性掃描伏安法條件在其他方面與不含介質之溶液相同。
測定氧化波之峰值電壓(「E峰值，陽極」)，其中該E峰值，陽極定義為由於溶液中之電活性物質之氧化觀察到電流之局部最大值的電壓，如相對於參考電極在工作電極與相對電極之間所量測。如自使用1型線性掃描伏安法測試自薄膜電極獲得之氧化波及相關E峰值，陽極的圖解說明圖解說明於圖3中。如自圖3可看出，經量測E峰值，陽極(或E峰值)為約-76mV，如相對於參考電極所量測。
1型循環伏安法測試說明
1型循環伏安法測試可用於測試薄膜電極之電化學反應。1型循環伏安法測試包含以下步驟：將50mL在pH 7.1下含有145mM氯化鈉之10mM磷酸鉀緩衝液置於電化學電池中，並利用阻塞物密封電化學電池。與氣流埠相關之氣體入口及出口配件容許使用中孔濾棒經由氮氣之氣流使緩衝溶液惰性氣體鼓泡(即，脫氣)。氣流埠另外容許氣流自濾棒切換為頂部空間覆蓋配置。使氣體出口連接至油鼓泡器以防止外部氣體(例如，空氣)反擴散至電化學電池中。利用磁力攪拌棒攪拌溶液，同時利用氮氣鼓泡至少5分鐘，之後將氣流切換為覆蓋構形。在經由1型循環伏安法測試執行之電化學實驗期間不以其他方式存在對緩衝溶液之攪動以免產生氣泡或其他不利影響(即，溶液在電化學測試期間係靜止的)。
在電化學電池內在包含工作電極之薄膜電極上實施循環伏安法。線性掃描伏安法之初始電壓電位相對於開路電位(亦稱為靜息電位)為0V，如在工作電極與參考電極(即，飽和甘汞參考電極)之間所量測， 且在伏安法實驗前之至少10秒之靜息時段後，首先以25mV/秒之掃描速率以陽極方式掃描電壓電位，之後進行陽極電位掃描。對於含有Fe(II)[CN]6介質之溶液，介質係以1mM濃度存在，且線性掃描伏安法條件在其他方面與不含介質之溶液相同。對於含有[RuIII(NH3)6]Cl3介質之溶液，介質係以1mM或2mM濃度存在，且循環掃描伏安法條件在其他方面與不含介質之溶液相同。
實例1-1型線性掃描伏安法測試應用至薄膜電極
使用1型線性掃描伏安法測試測試複數個不同的薄膜電極。更詳細地，測試利用Cr：C 100：0(或純Cr)、Cr：C 80：20、Cr：C 70：30、Cr：C 50：50及Cr：C 30：70形成之薄膜電極。
100原子% Cr至30原子% Cr範圍內之Cr及C複合物之該等測試的結果以圖示方式圖解說明於圖4中。通常可期望生物感測器中所用之薄膜電極對於Fe(II)[CN]6展現峰值陽極電流，其在儘可能低之電壓下發生。通常亦可期望生物感測器中所用之薄膜電極在某些電極電位之影響下展現最小化及/或降低之電流。圖4係使用不含介質之磷酸鹽緩衝溶液對Cr、及Cr及C複合物膜執行之1型線性掃描伏安法測試的圖且圖解說明背景電流或隨碳含量變化之膜之陽極穩定性。如圖4中所圖解說明，薄膜電極顯示隨著碳含量增加，陽極擊穿繼續改良。圖4之綜述揭示，將測試之複合物之碳含量自20%增加至70%導致更大之陽極穩定性。具有足夠陽極穩定性通常可為電極膜之合意之特徵，使得電極自身之氧化並非由葡萄糖計量測之電流的顯著貢獻因子，其(電極之氧化)可導致所報告葡萄糖結果之正偏置及減少之準確度。
使用1型線性掃描伏安法測試來測試額外薄膜電極。更詳 細地，測試利用Cr：C 100：0(僅使用Cr源)、Cr：C 70：30及Cr：C 50：50形成之薄膜電極，其中薄膜電極係在輥對輥濺鍍塗覆機中產生。
具有100%、70%及50原子% Cr之Cr及C複合物之該等測試的結果以圖示方式圖解說明於圖5中。類似於圖4，圖5係使用不含介質之磷酸鹽緩衝溶液對Cr、及Cr及C複合物膜執行之1型線性掃描伏安法測試的圖且圖解說明背景電流或隨碳含量變化之膜之陽極穩定性。如圖5中所圖解說明，薄膜電極顯示隨著碳含量增加，陽極擊穿繼續改良。
實例2-1型循環掃描伏安法測試應用至薄膜電極 實例2A-Cr及C複合膜
使用1型循環掃描伏安法測試來測試複數個不同的薄膜電極。更詳細地，測試利用Cr：C 100：0(或純Cr)、Cr：C 80：20、Cr：C 70：30、Cr：C 50：50及Cr：C 30：70形成之薄膜電極，其中薄膜電極係使用上述分批沉積製程來產生。
使用飽和甘汞(SCE)參考電極及Cr、或Cr及C複合物電極中之每一者作為工作電極在具有1mM Fe(II)[CN]6介質之PBS中在25mV/s下的循環伏安圖。結果以圖示方式圖解說明於圖6中。圖6之綜述揭示，隨著複合物之碳含量增加，介質與電極之間之電子轉移動力學增大。
使用1型循環掃描伏安法測試來測試額外薄膜電極。更詳細地，測試利用Cr：C 100：0(僅使用Cr源)、Cr：C 70：30及Cr：C 50：50形成之薄膜電極，其中薄膜電極係在輥對輥濺鍍塗覆機中產生。
具有100%、70%及50原子% Cr之Cr及C複合物之該等測試的結果以圖示方式圖解說明於圖7中。類似於圖6，圖7係使用使用飽和甘汞(SCE)參考電極對Cr、及Cr及C複合物膜在具有1mM Fe(II)[CN]6介質 之PBS中在25mV/s下執行之1型循環掃描伏安法測試的圖，且圖解說明，隨著複合物之碳含量增加，介質與電極之間之電子轉移動力學增大。而且，陽極及陰極波之峰值電流之電位差異減小，指示電子轉移速率增大。
實例2B-Mo及C複合膜
使用1型循環掃描伏安法測試來測試複數個不同的薄膜電極。更詳細地，測試利用Mo：C 100：0(僅使用Mo源)、Mo：C 70：30、Mo：C 50：50及Mo：C 30：70形成之薄膜電極，其中薄膜電極係使用上述分批沉積製程來產生。
使用飽和甘汞(SCE)參考電極及Mo、或Mo及C複合物電極中之每一者作為工作電極在具有2mM[RuIII(NH3)6]Cl3介質之PBS中在25mV/s下的循環伏安圖。結果以圖示方式圖解說明於圖8中。圖8之綜述揭示，隨著複合物之碳含量增加，陽極穩定性改良。
實例2C-Cr及Si複合膜
使用1型循環掃描伏安法測試使用利用Cr形成及利用Cr：Si(50：50原子%)複合物形成之薄膜電極測試薄膜電極，其中薄膜電極係使用上述分批沉積製程來產生。
使用飽和甘汞(SCE)參考電極及Cr、及Cr及Si複合物電極中之每一者作為工作電極在無介質之PBS中在25mV/s下的循環伏安圖。結果以圖示方式圖解說明於圖9中。圖9之綜述揭示，由於在CrSi複合膜中觀察到之抑制之背景電流，數據指示與僅Cr膜相比，陽極穩定性增加。
使用具有[RuIII(NH3)6]Cl3介質之1型循環掃描伏安法測試來測試薄膜Cr及CrSi複合物電極。
使用飽和甘汞(SCE)參考電極及Cr、或CrSi複合物電極中 之每一者作為工作電極在具有2mM[RuIII(NH3)6]Cl3介質之PBS中在25mV/s下的循環伏安圖。結果以圖示方式圖解說明於圖10中。圖10之綜述說明，與僅Cr膜相比，CrSi複合物膜之介質與電極之間之電子轉移動力學增大。
本發明實施例之上述詳細闡述意欲充分詳細地闡述本發明之各種態樣，以使得熟習此項技術者能夠實踐本發明。可利用其他實施例且可在不背離本發明範圍之情況下作出改變。因此，不應將上述詳細闡述視為限制性意義。定義本發明之範圍僅由隨後常規實用應用中所呈現之申請專利範圍以及該等申請專利範圍所享有之等效物之全部範圍定義。
在此說明中，對「一個實施例」、「實施例(an embodiment或embodiments)」之提及意味著所提及之一或多個特徵包括在技術之至少一個實施例內。此說明中對「一個實施例」、「實施例(an embodiment或embodiments)」之單獨提及未必提及相同實施例且亦並非互相排斥，除非被如此闡述及/或除非熟習此項技術者自該說明將易於明瞭。例如，闡述於一個實施例中之特徵、步驟等亦可包括在其他實施例中，但未必包括在內。因此，本發明技術可包括本文所述實施例之各種組合及/或整合。
本發明者藉此陳述其意欲依靠等效原則來確定並評價本發明關於任何裝置之相當合理範圍，且實質上並不背離在以下申請專利範圍中所述之本發明之文字範圍但處於本發明文字範圍之外。
定義
應瞭解，下文並非意欲係所定義術語之排他性清單。在前述說明中可提供其他定義，例如，在上下文中伴隨使用所定義術語時。
如本文所使用，術語「一(a、an)」及「該」意指一或多 個。
如本文所使用，在用於兩個或更多個項目之清單中時，術語「及/或」意指可採用所列示項目中之任一者自身或可採用所列示項目中之兩者或更多者之任一組合。例如，若將組合物闡述為含有組分A、B及/或C，則該組合物可含有單獨A、單獨B、單獨C、A與B之組合、A與C之組合、B與C之組合或A、B及C之組合。
如本文中所使用，術語「包含(comprising、comprises及comprise)」係開放式過渡術語，其用於自在術語之前所述之一標的過渡至在術語之後所述之一或多個要素，其中在過渡術語之後列示之該或該等要素未必係構成該標的之僅有要素。
如本文中所使用，術語「具有(having、has及have)」具有與上文所提供之「包含(comprising、comprises及comprise)」相同之開放式含義。
如本文中所使用，術語「包括(including、include及included)」與具有上文所提供之「包含(comprising、comprises及comprise)」相同之開放式含義。
數值範圍
本說明使用數值範圍來定量與本發明相關之某些參數。應瞭解，在提供數值範圍時，該等範圍應視為為僅敘述範圍下限值之主張限制以及僅敘述範圍上限值之主張限制提供文字支持。例如言，10至100之所揭示數值範圍為敘述「大於10」之主張(無上界)及敘述「小於100」之主張(無下界)提供文字支持。
100:薄膜電極
102:基板
104:複合層

Claims (20)

  1. 一種用於分析生物樣品之生物感測器元件，該生物感測器元件包含：基板；沉積於該基板上之複合層；及與該生物樣品發生電化學反應之生物反應物，其中該生物感測器元件包含選自工作電極或參考電極或相對電極之電極；其中該複合層包含導電金屬組分及電阻材料組分；其中該導電金屬組分包含一或多種非貴金屬，其中該導電金屬組分包含選自Ni、Cr、Mo、Mn、Cu、Ti、Co、Al、Fe、W、S、P、V、Nb、Zr或其組合之金屬，且至少包含Cr、Ni或該等金屬之組合；且其中該複合層中之該電阻材料組分之重量%係大於20原子%；其中該電阻材料組分包含一或多種選自碳、矽、硼、氧及其組合之元素。
  2. 如請求項1之生物感測器元件，其中該生物感測器元件係血糖感測器且該生物感測器元件包含測試條。
  3. 如請求項1之生物感測器元件，其中該導電金屬組分係鉻。
  4. 如請求項1之生物感測器元件，其中該導電金屬組分包含鎳。
  5. 如請求項1之生物感測器元件，其中該導電金屬組分包含NiCr合金。
  6. 如請求項5之生物感測器元件，其中基於該導電金屬組分之總重量，鉻之重量%在約25重量%至約95重量%之範圍內。
  7. 如請求項6之生物感測器元件，其中該導電金屬組分中之該鉻之重量%在大於50重量%至約95重量%之範圍內；且其中該導電金屬組分之其餘部分基本上係鎳。
  8. 如請求項6之生物感測器元件，其中該導電金屬組分進一步包含鐵；其中該導電金屬組分中之該鉻之重量%大於10，該導電金屬組分中之鎳之重量%大於4重量%，且該導電金屬組分中之鐵之重量%大於2重量%。
  9. 如請求項1之生物感測器元件，其中該導電金屬組分包含鎳、鉻及鐵；其中基於等於100重量%之該導電金屬組分之總重量，該導電金屬組分中之該鎳及該鉻之組合重量%在24重量%至95重量%之範圍內；且其中基於等於100重量%之該導電金屬組分之總重量，該導電金屬組分中之該鐵之重量%在大於2重量%之範圍內。
  10. 如請求項9之生物感測器元件，其中基於等於100重量%之該導電金屬組分之總重量，該導電金屬組分中之該鎳及該鉻之組合重量%在24重量%至95重量%之範圍內，該導電金屬組分中之該鎳之重量%在7重量%至小於12重量%之範圍內，且該導電金屬組分中之鉻之重量%在大於13重量% 至小於22重量%之範圍內；且其中基於等於100重量%之該導電金屬組分之總重量，該導電金屬組分中之該鐵之重量%在5重量%至小於75重量%之範圍內。
  11. 如請求項1之生物感測器元件，其中基於等於100重量%之該導電金屬組分之總重量，該導電金屬組分中之該鎳及該鉻之組合重量%在80重量%至小於95重量%之範圍內；且其中基於等於100重量%之該導電金屬組分之總重量，該導電金屬組分中之該鐵之重量%在大於5重量%至小於12重量%之範圍內。
  12. 如請求項11之生物感測器元件，其中基於等於100重量%之該導電金屬組分之總重量，該導電金屬組分中之該鎳之重量%大於70重量%，且該導電金屬組分中之該鉻之重量%在大於13重量%至小於20重量%之範圍內。
  13. 如請求項1之生物感測器元件，其中該導電金屬組分包含鎳、鉻及鐵；其中基於等於100重量%之該導電金屬組分之總重量，該導電金屬組分中之該鎳及該鉻之組合重量%在24重量%至90重量%之範圍內；且其中基於等於100重量%之該導電金屬組分之總重量，該導電金屬組分中之該鐵之重量%在大於5重量%至小於75重量%之範圍內。
  14. 如請求項13之生物感測器元件，其中基於等於100重量%之該導電金屬組分之總重量，該導電金屬組分中之該鎳之重量%在8重量%至72重量 %之範圍內，該導電金屬組分中之鉻之重量%在13重量%至25重量%之範圍內，其中該導電金屬組分中之該鐵之重量%在6重量%至74重量%之範圍內，且其中該導電金屬組分中之鉬之重量%在0重量%至10重量%之範圍內。
  15. 如請求項1之生物感測器元件，其中該導電金屬組分包含鎳、鉻及鐵；其中基於等於100重量%之該導電金屬組分之總重量，該導電金屬組分中之該鎳及該鉻之組合重量%在24重量%至55重量%之範圍內；且其中基於等於100重量%之該導電金屬組分之總重量，該導電金屬組分中之該鐵之重量%在大於35重量%至小於75重量%之範圍內。
  16. 如請求項1之生物感測器元件，其中該導電金屬組分包含鎳、鉻、鐵及鉬；其中基於等於100重量%之該導電金屬組分之總重量，該導電金屬組分中之該鎳之重量%在10重量%至30重量%之範圍內；其中該導電金屬組分中之該鉻之重量%在16重量%至26重量%之範圍內；其中該導電金屬組分中之該鐵之重量%在35重量%至75重量%之範圍內；且其中該導電金屬組分中之該鉬之重量%在2重量%至8重量%之範圍內。
  17. 如請求項1至16中任一項之生物感測器元件，其中該電阻材料組分包含碳，該基板包含撓性非導電膜，且該生物感測器元件之可見光透光率不超過20%。
  18. 如請求項1至16中任一項之生物感測器元件，其中該複合層中之該電 阻材料組分之重量%係至少30原子%。
  19. 一種形成用於如請求項1至18中任一項之生物感測器元件之電極之方法，其包含：(a)提供基板；(b)提供複合材料靶標，其中該複合材料靶標包含導電金屬組分及電阻材料組分，其中該導電金屬組分包含一或多種非貴金屬，且其中該複合材料靶標中之電阻材料組分之重量%係大於20原子%；(c)利用該複合材料靶標之材料物理氣相沉積該基板之至少一部分以藉此在該基板上形成複合層；其中該電阻材料組分包含一或多種選自碳、矽、硼、氧及其組合之元素。
  20. 如請求項19之方法，其中該基板包含聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，其中該基板之厚度在25μm至500μm之範圍內，且該複合層之厚度在15nm至400nm之範圍內，其中該電極之可見光透光率不超過20%，其中該生物感測器包含血糖感測器，且其中該電阻材料包含碳。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160169827A1 (en) * 2014-12-16 2016-06-16 Eastman Chemical Company Physical vapor deposited biosensor components
US20170184534A1 (en) * 2015-12-23 2017-06-29 Materion Corporation Nickel alloys for biosensors
TW201814279A (zh) * 2016-09-16 2018-04-16 美商伊士曼化學公司 物理氣相沉積之生物感測器元件
TW201814283A (zh) * 2016-09-16 2018-04-16 美商伊士曼化學公司 物理氣相沉積之生物感測器元件

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3264074A (en) * 1962-04-04 1966-08-02 Lear Siegler Inc Thin film electron emissive electrode
US6475642B1 (en) * 2000-08-31 2002-11-05 General Electric Company Oxidation-resistant coatings, and related articles and processes
US6855243B2 (en) * 2001-04-27 2005-02-15 Lifescan, Inc. Electrochemical test strip having a plurality of reaction chambers and methods for using the same
WO2003069327A1 (de) * 2002-02-11 2003-08-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Ionensensitiver feldeffekttransistor und verfahren zum herstellen eines ionensensitiven feldeffekttransistors
WO2010099122A1 (en) * 2009-02-24 2010-09-02 Ultradian Diagnostics, Llc Microsecond response electrochemical sensors and methods thereof
KR20100117173A (ko) * 2009-04-24 2010-11-03 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 전기화학적 바이오센서용 전극 스트립 및 그 제조방법
KR101288524B1 (ko) * 2011-03-30 2013-07-26 주식회사 아이센스 니트로소티올 농도 측정용 센서 및 장치
JP2014153280A (ja) * 2013-02-12 2014-08-25 Dainippon Printing Co Ltd バイオセンサ用電極およびバイオセンサ
WO2016065190A1 (en) * 2014-10-23 2016-04-28 Abbott Diabetes Care Inc. Electrodes having at least one sensing structure and methods for making and using the same
US10378098B2 (en) * 2015-03-18 2019-08-13 Materion Corporation Methods for optimized production of multilayer metal/transparent conducting oxide (TCO) constructs
KR102646492B1 (ko) * 2017-06-22 2024-03-12 이스트만 케미칼 컴파니 물리적으로 증착된 전기화학 센서용 전극

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160169827A1 (en) * 2014-12-16 2016-06-16 Eastman Chemical Company Physical vapor deposited biosensor components
JP2018503080A (ja) * 2014-12-16 2018-02-01 イーストマン ケミカル カンパニー 物理蒸着バイオセンサー部品
US20170184534A1 (en) * 2015-12-23 2017-06-29 Materion Corporation Nickel alloys for biosensors
TW201814279A (zh) * 2016-09-16 2018-04-16 美商伊士曼化學公司 物理氣相沉積之生物感測器元件
TW201814283A (zh) * 2016-09-16 2018-04-16 美商伊士曼化學公司 物理氣相沉積之生物感測器元件

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