專利名稱：電化學(xué)傳感器及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)傳感器，尤其是涉及用于檢測(cè)或者測(cè)量諸如流體和溶解的固態(tài)材料之類的試樣分析物的模制成的電化學(xué)傳感器，以及制造和使用這些傳感器的方法。
背景技術(shù)：
電化學(xué)傳感器用于確定諸如流體或者溶解的固體材料中的各種試樣分析物的濃度。例如，電化學(xué)傳感器已經(jīng)被用于測(cè)量人體血液中的葡萄糖。這些傳感器已經(jīng)被用于糖尿病和保健行業(yè)中用于監(jiān)測(cè)人血液中的葡萄糖水平。傳感器通常和儀表一起使用，如果帶是設(shè)計(jì)用于模具的光度測(cè)定檢測(cè)的話，就用來測(cè)量光的反射系數(shù)，或者如果帶是設(shè)計(jì)用來檢測(cè)電活化復(fù)合材料的話，就用來測(cè)量一些諸如電流之類的電學(xué)屬性。
典型地，使用電學(xué)絕緣基制造電化學(xué)傳感器，通過絲網(wǎng)印刷將諸如碳或者銀之類的導(dǎo)電墨印刷到在電學(xué)絕緣基上而形成導(dǎo)電電極軌道或者通過薄金屬帶展開形成導(dǎo)電電極軌道。電極是傳感器的傳感元件并通常被稱為變換器。電極被覆蓋一層反應(yīng)物層，此層包括與氧化還原酶結(jié)合的親水聚合物或者分析物專用的脫氫酶。進(jìn)一步，安置在一部分基和電極上的是一個(gè)絕緣層。
電化學(xué)測(cè)量的精度和準(zhǔn)確性很大程度地依賴電極表面區(qū)域在微觀尺寸上的重復(fù)能力。電極的形狀變化會(huì)使電化學(xué)信號(hào)的讀出產(chǎn)生很大變化。絲網(wǎng)印刷已經(jīng)對(duì)生產(chǎn)用于測(cè)定葡萄糖的傳感器產(chǎn)生了很大的影響。絲網(wǎng)印刷的廣泛使用由于能夠大規(guī)模生產(chǎn)相對(duì)的便宜傳感器。從較大卷形物展開得到金屬帶的應(yīng)用也被廣泛地用來大規(guī)模生產(chǎn)這樣的傳感器。
盡管在絲網(wǎng)印刷和導(dǎo)電墨制造領(lǐng)域中取得了許多進(jìn)展，但是由于在使用薄膜印刷技術(shù)中涉及到要進(jìn)行反復(fù)和高溫愈合工藝，因此該技術(shù)在電極表面積、尺寸變化、厚度變化、微裂紋以及收縮方面仍然存在較差的可再現(xiàn)性在打印過程中溶劑的消耗也是導(dǎo)致電極厚度變化的另外一個(gè)因數(shù)。
使用印刷技術(shù)的傳感器開發(fā)要求經(jīng)過一些不同的導(dǎo)電墨，而不同導(dǎo)電墨需要不同的絲網(wǎng)。絲網(wǎng)放置位置的稍微偏差都能導(dǎo)致在電阻壓降和所施加的電勢(shì)上產(chǎn)生很大誤差。這些絲網(wǎng)的磨損和破裂也是另外一個(gè)誤差源由。還有，采用絲網(wǎng)印刷而制造的傳感器帶承受很大程度的原材料浪費(fèi)。一般來說，每使用一克墨，就浪費(fèi)一克墨。制造這樣的傳感器還要涉及到層壓工藝，這就增加了生產(chǎn)的復(fù)雜性和最終產(chǎn)品的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明中提供一種電化學(xué)傳感器，用于檢測(cè)諸如流體和溶解的固體材料之類的試樣的各種分析物的濃度。把傳感器設(shè)計(jì)成可使用可靠且成本高效的注射模生產(chǎn)方法，便于進(jìn)行大量生產(chǎn)。本發(fā)明包括注射模塑帶或主體、至少兩個(gè)電極、酶、如果需要的話也可包括電子轉(zhuǎn)移介質(zhì)。主體包括用于接納流體試樣的腔或者反應(yīng)區(qū)。電極至少部分植入塑料體中并延伸到反應(yīng)區(qū)域中，并在那里暴露在試樣下。還有包含在反應(yīng)區(qū)中的、能夠催化流體試樣中涉及的復(fù)合物的反應(yīng)的酶。
特別地，此裝置和電子測(cè)量?jī)x器協(xié)作，此裝置能夠測(cè)量該裝置中導(dǎo)電電極的電子屬性間的差異。此裝置，即傳感器包括至少兩個(gè)相互分離的電電極，優(yōu)選地為三個(gè)；主體，該主體具有兩個(gè)模制成絕緣材料的兩個(gè)端部和外殼電極；用于將測(cè)量?jī)x器連接導(dǎo)外殼的裝置；用于利用容納流體試樣的裝置；用于使用一種或者多種化學(xué)藥品處理一個(gè)或者多個(gè)電極、以在和流體試樣接觸時(shí)改變經(jīng)處理的電極的電學(xué)屬性的裝置。外殼的一端具有用于連接測(cè)量?jī)x器的裝置，外殼的相反一端具有用于容納流體試樣的裝置。用于連接測(cè)量?jī)x器的裝置是形成在外殼中將電極暴露到主體外的插頭。
傳感器通過模制成，可以為單個(gè)、單一件或者兩件。在兩件結(jié)構(gòu)中，蓋的末端連接到主體上。在單件結(jié)構(gòu)中，主體圍繞一個(gè)鉸鏈樞轉(zhuǎn)并連接到自身。形成部分主體的凸起和槽合作，以確保正確對(duì)齊。
毛細(xì)入口構(gòu)造在傳感器的一個(gè)末端，以將流體試樣在接觸流體試樣時(shí)吸到體中。毛細(xì)入口被模制到主體的一個(gè)末端并和反應(yīng)區(qū)連通。此反應(yīng)區(qū)是一種圍繞電極形成在主體中的通道，并適于和利用毛細(xì)作用力吸入體中的流體進(jìn)行反應(yīng)。盡管反應(yīng)區(qū)可以在電極之上或者之下形成，優(yōu)選的方式是在電極之構(gòu)成。毛細(xì)管具有用于釋放壓力的孔。
正如所注意到的，電極被模制為塑料制品。在一實(shí)施例中，電極是導(dǎo)電導(dǎo)線。在另外一個(gè)實(shí)施例中，電極由金屬板構(gòu)成。電極可以被鍍上一種不同的導(dǎo)電材料以提高它們的性能。
孔形成在傳感器的主體上以允許在成形過程中保持電極?？滓部梢孕纬稍谥黧w中，以在形成過程前或者之后對(duì)一個(gè)或者多個(gè)電極進(jìn)行化學(xué)處理。添加化學(xué)制品(例如具有或者不具有酶的制劑)在和流體試樣接觸時(shí)改變受處理電極的電學(xué)屬性。在優(yōu)選實(shí)施例中，酶被施加到一個(gè)電極的外表面?？贵w可以施加到另外一個(gè)電極上。電子介質(zhì)可以進(jìn)一步施加到一個(gè)或者多個(gè)電極的外表面。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例中，傳感器提供填充檢測(cè)。吸入到毛細(xì)入口和反應(yīng)區(qū)中的液體和電極邊緣接觸，在達(dá)到反應(yīng)區(qū)的下端時(shí)，離毛細(xì)入口最遠(yuǎn)的區(qū)域激活測(cè)量?jī)x器。當(dāng)流體和毛細(xì)空間中最后的電極相接觸時(shí)，就關(guān)閉導(dǎo)致電流流經(jīng)單元的電化學(xué)單元中的打開電路，。單元中的電流觸發(fā)測(cè)量?jī)x器，表明毛細(xì)室被充滿液體?？滓部捎糜诳梢暀z測(cè)流體填充。
同時(shí)也說明了電化學(xué)傳感器的制造和使用方法。制造此設(shè)備的方法包括以下步驟，將至少兩個(gè)電學(xué)可導(dǎo)電極分開安置在模具中；在成形前或者后使用一種或者多種化學(xué)制品處理至少一個(gè)電極，以在接觸流體試樣時(shí)改變處理電極的化學(xué)屬性；模制成絕緣材料主體，使其具有圍繞電極的兩個(gè)末端，其一個(gè)末端具有可以容納流體試樣的裝置。和前面一樣，主體被成形為兩件，具有一個(gè)主體和在成形結(jié)束后用于相互連接的端蓋，，或者形成單獨(dú)的單件。


在構(gòu)成說明書一部分的附圖中，通篇中相似的數(shù)字表示被用來表示相同的部件，圖1是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的電化學(xué)傳感器的第一實(shí)施例的放大俯視平面視圖；圖2是圖1中電化學(xué)傳感器中沿平面2-2所取的截面端視圖；圖3是圖1中電化學(xué)傳感器中沿平面3-3所取的截面端視圖；圖4是圖1中電化學(xué)傳感器中沿平面4-4所取的截面端視圖；圖5是圖1中電化學(xué)傳感器中沿平面5-5所取的截面端視圖；圖6是圖1中電化學(xué)傳感器中沿平面5-5所取的截面端視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的電化學(xué)傳感器的第二實(shí)施例的放大俯視平面視圖；圖8是圖7中電化學(xué)傳感器的側(cè)視圖；圖9是圖7中電化學(xué)傳感器的側(cè)面圖；圖10是圖7中電化學(xué)傳感器的仰視平面圖；圖11是圖7中電化學(xué)傳感器沿平面11-11所取的截面?zhèn)纫晥D；圖12是圖7中電化學(xué)傳感器沿平面12-12所取的截面?zhèn)纫晥D；圖13是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的電化學(xué)傳感器的第三實(shí)施例的放大俯視平面視圖；圖14表示圖13中電化學(xué)傳感器的放大仰視平面圖；圖15是圖13中電化學(xué)傳感器沿平面15-15所取截面?zhèn)纫晥D；圖16是圖13中電化學(xué)傳感器沿平面16-16所取的截面后視圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的電化學(xué)傳感器的第三實(shí)施例的放大俯視平面視圖；圖18表示圖17中電化學(xué)傳感器的放大仰視圖；圖19表示圖17中電化學(xué)傳感器沿平面19-19所取的截面?zhèn)纫晥D；圖20a、b表示圖17中傳感器的接線端末端部分的放大圖，傳感器的端蓋(a)自主體往外延展并(b)固定到主體上。
具體實(shí)施例方式
盡管本發(fā)明可以具有許多不同的形式，將對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在圖紙中顯示并在理解此公開內(nèi)容的情況下進(jìn)行詳細(xì)說明，以作為本發(fā)明原則的實(shí)例化，且其目的不是為了限制說明的實(shí)施例的保護(hù)范圍。
第一實(shí)施例參照?qǐng)D1-6，說明了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電化學(xué)傳感器。圖1顯示的傳感器10看似由透明塑料制造，允許看到其中。如在此處所討論的，內(nèi)部部件和隱藏的外部部件通常從傳感器10上往下看時(shí)不可見。此狀態(tài)和圖2中沿平面x-x剖開的視圖相似。
傳感器或者第一實(shí)施例10的測(cè)試帶包括不透明或者優(yōu)選地透明的注射模塑料主體12，并具有測(cè)量?jī)x器連接端或者插頭端14以及流體試樣接收端16。主體具有底部表面13、頂部表面15和將第一頂部表面15a連接到第二頂部表面15b的錐形部分20，第一頂部表面比第二頂部表面要低，第三頂部表面15c也比第二頂部表面要低。主體12包括三個(gè)分離的電極30、31、32。主體12的插頭端14包括一對(duì)錐形側(cè)邊18、19和鍥形頂部部分20。錐形側(cè)邊18、19便于用戶將傳感器插頭末端14插入傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器(圖中未示出)的插座腔中。不僅如此，傳感器的鍥部分20作為制動(dòng)器，摩擦地在測(cè)量?jī)x器的插座腔中保持傳感器10。
傳感器10的流體試樣接收端16包括和主體的接線端16相鄰的電化學(xué)反應(yīng)區(qū)24。此反應(yīng)區(qū)24是形成在第三頂部表面15c并圍繞/靠近主體12中的電極30、31、32的通道，以對(duì)吸入主體12中的流體特定分析物進(jìn)行分析。盡管反應(yīng)區(qū)可以形成在電極之上或者之下，優(yōu)選地在電極之上形成。端蓋27焊接(通過超聲波或者粘合劑)到反應(yīng)區(qū)24之上以及第三頂部表面15c之上。端蓋27的頂部和主體12的頂部15、15b對(duì)齊。端蓋27優(yōu)選地和模制主體12相同的材料制造并通過超深波焊接或者粘結(jié)到那里。
盡管蓋27作為單獨(dú)件顯示，其也可以作為主體12的一部分并鉸接連接到該主體，這樣其可以在第三頂部表面15c上樞轉(zhuǎn)并連接在其上(例如，參看第二實(shí)施例)。采用這種結(jié)構(gòu)，整個(gè)傳感器可以一次作為一個(gè)制模單一件制造。
毛細(xì)開孔28在蓋27焊接(或者被折疊)到主體12上時(shí)形成在傳感器10的接線端16中。此毛細(xì)開孔形成反應(yīng)區(qū)24。優(yōu)選地，傳感器10為毛細(xì)填充裝置，即反應(yīng)區(qū)24小到足以在毛細(xì)開孔或者入口28被放置與諸如一滴血之類的被測(cè)試流體試樣接觸時(shí)將流體試樣吸到區(qū)域中。相應(yīng)地，如果一個(gè)人希望測(cè)試他/她的血時(shí)，他/她將接線端16和血接觸，血就通過毛細(xì)開孔28吸入傳感器10和反應(yīng)區(qū)28中。這比現(xiàn)有技術(shù)中將試樣(諸如血)放置到傳感器和目標(biāo)區(qū)域中要容易的多。為加強(qiáng)毛細(xì)開孔28對(duì)反應(yīng)區(qū)24的毛細(xì)作用，蓋27中形成孔29。此孔與反應(yīng)區(qū)24相通，此孔29在反應(yīng)區(qū)吸入和填充液體時(shí)釋放空氣壓力。針對(duì)有關(guān)毛細(xì)填充的其它論述，參考美國(guó)專利US4,254,083；US4,413,407；US4,473,457；US5,798,031；US5,120,420和US5,575,895，本文參考引用這些公開物。
多條電學(xué)傳導(dǎo)導(dǎo)線或者電極30、31、32大部分封裝在注射模制主體12中。優(yōu)選地，把主體12模制成圍繞這些導(dǎo)線30、31、32。正如所說明的，這些導(dǎo)線相互分離。導(dǎo)線30、31、32主要封裝在主體12中并從插頭端14連接到反應(yīng)區(qū)24，恰恰位于接線端16之前。導(dǎo)線30、31、32的末端26恰位于傳感器終端16之前。
可導(dǎo)線30、31、32由導(dǎo)電材料制成，這些材料為諸如鉑、鈀、金、銀、鎳鉻合金、不銹鋼、銅及其類似的金屬或者金屬合金。不僅如此，每個(gè)導(dǎo)線優(yōu)選地包括單根電線、或者在可供選擇的優(yōu)選實(shí)施例中(參看第二實(shí)施例)，包括用金及其類似金屬制板形成的壓制金屬部件。在第一實(shí)施例中，外部導(dǎo)線30和32與內(nèi)部導(dǎo)線31等距離分隔，在主體12的流體試樣接收端16的間距要比金屬連接端14的更靠近。
導(dǎo)線30、31、32的段33暴露在主體12的插頭端14周圍以分別提供與測(cè)量?jī)x器接觸的表面區(qū)域34、35、36(未示出)。優(yōu)選地，暴露接觸表面區(qū)域34、35、36自主體12的錐形頂部20延展至主體12的插頭端14并形成在第一頂部表面15a或者部分植入其中。特別地，主體12也可以這樣模制而成，將導(dǎo)線31的段33、31、32植入(部分模制入第一頂部表面15a)并由和接觸表面區(qū)域34、35、36相對(duì)的主體12保持。使用這種方式，導(dǎo)線被暴露以和測(cè)量?jī)x器相互接觸并在不使用粘合劑或者焊接時(shí)保持在一個(gè)位置上。
傳感器插頭端14和流體試樣接收端16之間的導(dǎo)線30、31、32的部分植入塑料注射模制主體12中。于是，可由電絕緣注射可模制塑料制成主體12。
在模制過程中和之后，在傳感器10的主體12中模制一定的彼此相互分離的結(jié)構(gòu)支撐部件來保持和維持主體中的導(dǎo)線30、31、32。特別地，引導(dǎo)塊42和對(duì)齊銷44模制在主體12中以合理安裝導(dǎo)線30、31、32?？滓残纬稍谥黧w12的頂部表面15和底部表面13上以在模制過程中可使指狀物(下面將討論)伸入或者拔出。尤其是，第一孔46模制到第二頂部表面15b中，第二孔48和第三孔50形成在主體12的底部表面13中。一旦成形完成，每個(gè)這些孔46、48、50被覆蓋或者用塑料密封(例如在成形過程中使用的相同塑料)或者讓其打開?？?6、48、50的尺寸相對(duì)較??；讓它們敞開不會(huì)導(dǎo)致任何安全問題或者影響傳感器的功能。指狀物不能插入孔中，來自外部的碎屑不能進(jìn)入孔并接觸導(dǎo)線30、31、32。
在反應(yīng)區(qū)24中，導(dǎo)線30作為主要的工作電極52，第二導(dǎo)線31作為基準(zhǔn)電極或者極板53，第三導(dǎo)線32作為輔助、次要或者第二工作電極54。理想地，只有可導(dǎo)電導(dǎo)線30、31、32(或者電極52、53、54)和進(jìn)入傳感器10的流體測(cè)試試樣相接觸。電極52、53、54通過模制塑料而和傳感器10的其余部分電絕緣以保證由導(dǎo)線傳輸?shù)男盘?hào)只在暴露在電化學(xué)反應(yīng)區(qū)24中的測(cè)試試樣中產(chǎn)生。
在該實(shí)施例中，酶56施加到主工作電極52的外表面上，如果需要的話也可施加到電子傳輸介質(zhì)。酶可以由諸如黃素蛋白、pqq酶、血紅素酶、氧化還原酶及類似物構(gòu)成。有關(guān)介質(zhì)的其它論述，參考美國(guó)專利US4,545,382和US4,224,125，此處參考引用這些公開所內(nèi)容。在一可替換的實(shí)施例中，抗體57可以施加到第二工作電極54的外表面上。這樣，反應(yīng)區(qū)24可以包含抗體、酶抗體結(jié)合物、酶分析結(jié)合物及類似物。需要注意的是酶56可以施加到第二工作電極54上，抗體可以施加到主工作電極52的外表面。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，酶56特定用于傳感器10所執(zhí)行的測(cè)試。例如，工作電極52或者次要工作電極54，或者兩者都被諸如葡萄糖氧化酶或者葡萄糖脫氫酶之類的酶所覆蓋，所形成的這些酶可以不同程度或者強(qiáng)度地進(jìn)行反應(yīng)，以用于測(cè)量人體血液試樣中的葡萄糖。這樣，每個(gè)主體的葡萄糖濃度增加，酶56將制造更多的產(chǎn)物。葡萄糖傳感器和測(cè)量?jī)x器一起測(cè)量諸如電流之類的電化學(xué)信號(hào)，這些信號(hào)來自于氧化作用或者酶轉(zhuǎn)換產(chǎn)物的減少。信號(hào)的強(qiáng)度直接與葡萄糖濃度或者被覆蓋到電極上的特定酶的其它任何復(fù)合物成比例。
在一個(gè)實(shí)施例中，酶56可以施加到主電極52(或者次要電極54)的整個(gè)暴露表面區(qū)域中?？蛇x地，電極的整個(gè)暴露區(qū)域都可以不需要被酶所覆蓋，只要電極的適當(dāng)限定的區(qū)域被酶所覆蓋。
在現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)一步的實(shí)施例中，酶57可以施加到所有電極52、53、54的反應(yīng)區(qū)24中，可以通過測(cè)量?jī)x器來進(jìn)行測(cè)量。
在優(yōu)選實(shí)施例中，工作電極之一(52或者54)可選擇地鍍以酶57，此酶帶有與酶反應(yīng)的試劑，另外的工作電極(54或者52)鍍以缺少各酶的試劑。這樣，使用測(cè)量?jī)x器就可以從每個(gè)工作電極中同時(shí)獲得電化學(xué)信號(hào)并修正由樣品母體引起的任何“背景噪音”。這樣，基準(zhǔn)電極和不帶酶的電極間的電勢(shì)或者電流就可以和基準(zhǔn)電極與帶有酶的電極間的電勢(shì)或者電流進(jìn)行比較。普通技術(shù)人員熟知這些電勢(shì)和電流差異的測(cè)量和比較方式。如上所述，傳感器10和測(cè)量?jī)x器一起可以用來在反應(yīng)區(qū)24中加入流體試樣后測(cè)量流體試樣的電學(xué)屬性。例如，所測(cè)量的電學(xué)屬性可以是電流、電勢(shì)、電荷或者阻抗。美國(guó)專利文獻(xiàn)US5,413,690中說明了測(cè)量電勢(shì)變化來進(jìn)行分析試驗(yàn)的例子，其披露的內(nèi)容可在本發(fā)明中參考引用。美國(guó)專利US5,288,636和US5,508,171中說明了測(cè)量電流來進(jìn)行分析試驗(yàn)的例子，，其披露的內(nèi)容可在本發(fā)明中參考引用。
傳感器10的插頭端14可以插入并連接到測(cè)量?jī)x器，其包括一個(gè)動(dòng)力源(電池)。此測(cè)量?jī)x器和傳感器系統(tǒng)的改進(jìn)可以在美國(guó)專利US4,999,632；US5,243,516；US5,352,351；US5,405,511和US5,438,271中找到，其披露的內(nèi)容可在本發(fā)明中參考引用。
許多包含分析物的流體可以利用本發(fā)明的電化學(xué)傳感器進(jìn)行分析。例如，人和動(dòng)物體液中的分析物，諸如整個(gè)血液、血清和血漿、尿、腦脊髓液都可以測(cè)量。同樣，發(fā)酵產(chǎn)品、食物和農(nóng)產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)的分析物、可能包含環(huán)境污染物的環(huán)境物質(zhì)都可以被測(cè)量。
第一實(shí)施例的成形過程過去，盡管認(rèn)識(shí)到了它的強(qiáng)度和持久性，傳感器塑料注射成形非常困難，通常避免了這樣做。一個(gè)原因就是不愿意圍繞可導(dǎo)電導(dǎo)線或者板進(jìn)行澆鑄。工業(yè)的選擇是使得這樣的傳感器類似三明治，具有頂部和底部部件，而中間件(可傳導(dǎo)元件)形成在一個(gè)部件上或者放置在部件中。類似三明治的傳感器然后組合在一起，再利用諸如粘合劑等進(jìn)行密封。
在成形過程中，本發(fā)明把傳感器與導(dǎo)電部件在模具中進(jìn)行制模。優(yōu)點(diǎn)有很多，除了制造出更強(qiáng)更耐用的傳感器外，還能夠減小人力參與過程和制作步驟，并生產(chǎn)更加一致的產(chǎn)品。
盡管使用一個(gè)模具可以制造很多傳感器10，但此處只討論一個(gè)傳感器的制造過程。模具具有主體12那樣的形狀。作為電極的可導(dǎo)電導(dǎo)線30、31、32首先模制到產(chǎn)品中。特別地，導(dǎo)線喂入模具中并放置在從模具中的開孔(對(duì)應(yīng)的孔46、48、50)伸入模具中的指狀物(未示出)上或者其之間，以在建模和成形過程期間，保持電線就位和水平。尤其地，底部孔允許指狀物伸入模具中固定電線。液體塑料注入模具中，然后填充模具。塑料然后冷卻。
一旦塑料形成并硬化，指狀物通過孔拖出并離開模具(孔46、48、50)。模制傳感器12然后從模具中彈出。
然后，在成形過程結(jié)束之后，把試劑施加到電極上。首先，在成形結(jié)束后，蓋被表面活性劑處理以便于流體(例如，測(cè)試的血液)的拉動(dòng)和吸入到傳感器末端的毛細(xì)間隙中。然后，試劑(包括酶)被施加到電極上。
端蓋27然后被連接到主體12，所有不需要的傳感器中的孔可以使用成形中所使用的相同的塑料進(jìn)行密封?？蛇x擇地，化學(xué)物可以在把端蓋結(jié)合到主體上后再施加到電線上。任何無關(guān)的從傳感器上凸起的電線都可以被切掉并被清除除。然后，可以采用傳統(tǒng)方法將所需的任何文字(例如，生產(chǎn)碼、產(chǎn)品名等等)施加到傳感器上。
第二實(shí)施例參照?qǐng)D2至圖12，將說明本發(fā)明中第二實(shí)施例中的電化學(xué)傳感器。在這些圖中，和第一實(shí)施例(10)中相似的部件將使用相同的參考標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)識(shí)，但是以100為系列號(hào)。特別地，圖7顯示的傳感器110看似由透明塑料所制造，以允許透視其內(nèi)部。如前所述，內(nèi)部部件和隱藏的外部部件通常從傳感器110上往下看時(shí)不可見。第二實(shí)施例110的傳感器包括模制塑料主體112，此主體具有測(cè)量?jī)x器連接端或者插頭端114以及流體試樣接收端116。主體具有底部表面113和頂部表面115。端蓋127與主體112成一體并和主體一起模制。鉸鏈227允許端蓋在主體上樞轉(zhuǎn)，這將在下面說明。特別地，傳感器110的頂部表面115具有三個(gè)頂部表面115a、115b、115c。第一頂部表面115a占主體長(zhǎng)度的很大部分并終止于邊215；第二頂部表面115b在第一115a之下或者低于第一頂部表面115a；第三頂部表面115c利用鉸鏈227和其它兩個(gè)頂部表面115a、115b相分離。在傳感器110的構(gòu)造過程中，端蓋127繞鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣第三底部表面115c和第二頂部表面115b交界，面對(duì)面并放置在和頂部表面115a的邊215相鄰的位置上。蓋127的底部表面13a這樣變成和第一頂部表面115a相鄰的頂部表面，參看圖8。一對(duì)錐形凸起125形成在端蓋127中，一對(duì)錐形槽122形成在主體112中并當(dāng)蓋折疊定位后相配并對(duì)齊。這方便并保證了鉸鏈部件的正確對(duì)齊。
主體112包括三個(gè)相互分離的電極130、131、132。主體112的插頭端114包括一對(duì)錐形側(cè)邊118、119以便于用戶將傳感器插頭端114插入傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器(圖中未示出)的插座腔中。
傳感器110的流體試樣接收端116包括和主體接線端116相鄰的電化學(xué)反應(yīng)區(qū)124。此反應(yīng)區(qū)124是形成在第二頂部表面115b上的通道，并圍繞/相鄰于主體112的電極130、131、132以和吸入主體112中的流體反應(yīng)。盡管反應(yīng)區(qū)可以形成在電極之上或者之下，優(yōu)選的方式為形成在電極之上。脊327形成在端蓋的頂部表面(第三頂部表面115c)。此脊防止液體從反應(yīng)區(qū)124中流出，和在端蓋127焊接(通過超深波或者粘合劑)到第二頂部表面115b時(shí)防止雜物進(jìn)入反應(yīng)區(qū)。當(dāng)端蓋被折疊后，其沿著部件110的側(cè)表面被焊接就位。這樣，脊可以在焊接過程中坍塌而不影響傳感器的性能。在第三頂部表面115c中可以構(gòu)成光學(xué)通道327a以增加反應(yīng)區(qū)124的高度。
當(dāng)蓋127被折疊并被焊接就位時(shí)，毛細(xì)開孔128形成在傳感器110的接線端116。此毛細(xì)開孔連接到反應(yīng)區(qū)124。開孔128的寬度大約和暴露到反應(yīng)區(qū)124中的測(cè)試流體的感應(yīng)電極130、131、132的長(zhǎng)度相同。第二實(shí)施例的傳感器110也是一個(gè)毛細(xì)填充裝置，即，反應(yīng)區(qū)124小到足以在所設(shè)置的毛細(xì)開孔128和被測(cè)試的流體相接觸時(shí)將流體試樣吸入?yún)^(qū)域中。位于蓋127的孔129和反應(yīng)區(qū)124連通以在反應(yīng)區(qū)124中吸入和填充流體時(shí)釋放壓力。優(yōu)選地，毛細(xì)入口的底部或者基部和電極130、131、132的頂部表面平齊。
具有導(dǎo)線或者電極130、131、132的導(dǎo)電板(壓制或者鑄造)大部分封裝在注射模制主體112中。主體112圍繞板和這些導(dǎo)線130、131、132模制。導(dǎo)電板是單件材料，其包括導(dǎo)線130、131、132和連接段230和231。當(dāng)制造傳感器時(shí)，段連接到導(dǎo)線。在成形后，段230、231被切割和/或者移除，這樣導(dǎo)線清楚地相互分離。如果它們相連，系統(tǒng)將短路。
電極130、131、132主要封裝在體112中，并自插頭端114伸入反應(yīng)區(qū)124，恰好在接線端116前。導(dǎo)線130、131、132如果需要的話可以在反應(yīng)區(qū)中加寬以使更多的表面區(qū)域和區(qū)域中的流體和化學(xué)物相互接觸。導(dǎo)線130、131、132可以和傳感部件寬度相同。這些導(dǎo)線130、131、132是諸如鉑、鈀、金、銀、鎳鉻合金、不銹鋼、銅及類似的金屬或者金屬合金。為提高它們的性能和敏感度，它們也可以被鍍以諸如銅或者鍍以金。在第二實(shí)施例中，導(dǎo)線130、131、132相互分離并相互平行。
導(dǎo)線130、131、132的段133自主體112和傳感器110的插頭末端114往外延展分別提供和測(cè)量?jī)x器(圖中未示出)相接觸的表面區(qū)域。這些導(dǎo)線也可以植入模制塑料中，使它們的上部表面部分暴露。
和以前一樣，傳感器插頭端114和流體試樣接收端116之間的導(dǎo)線130、131、132部分植入或者封裝在塑料注射模制主體112中；體主112由電絕緣注射可模制塑料構(gòu)成。
形成在主體112的頂部表面115和底部表面113的孔允許在成形過程中將指狀物伸入和離開模具。尤其是，第一組(3)孔146和第二組(3)孔147被模制到頂部表面15a；第三孔148和第四孔150以及第五組(3)孔160、161、162形成在主體112的底部表面113中。一旦成形完成，每個(gè)孔146、147、148、150可以被塑料覆蓋(例如，在成形過程中使用相同的塑料)或者保持打開。
在反應(yīng)區(qū)124中，外部導(dǎo)線130作為一個(gè)主要的工作電極152，中間導(dǎo)線131作為基準(zhǔn)或者反向電極153，其它外部導(dǎo)線132作為輔助或者次要或者第二工作電極154。這些可導(dǎo)線130、131、132(或者電極152、153、154)是唯一和進(jìn)入傳感器110的流體測(cè)試試樣相接觸的導(dǎo)線(電極)。電極152、153、154和其余的傳感器110通過模制塑料而相互絕緣以保證導(dǎo)線傳輸?shù)男盘?hào)只從暴露在電化學(xué)反應(yīng)區(qū)124中的測(cè)試試樣中產(chǎn)生。
和第一實(shí)施例中相同，酶156施加到主工作電極152的外部表面，如果需要的話施加到電子傳輸介質(zhì)?？贵w157可以施加到第二工作電極154的外表面上。酶156可以施加到第二工作電極154上，抗體可以施加到主工作電極152的外表面。
酶156可以施加到主電極152(或者次要電極154)的整個(gè)暴露表面?？蛇x地，電極的整個(gè)暴露區(qū)域不需要被酶所覆蓋，只要電極的合適限定區(qū)域被酶所覆蓋。或者，酶可以施加到反應(yīng)區(qū)124的所有電極152、153、154上并使用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量。優(yōu)選地，其中一個(gè)工作電極(152或者154)可選地鍍以帶有反應(yīng)試劑的酶，另外的工作電極(154或者152)鍍以缺少各酶的試劑。
傳感器110和測(cè)量?jī)x器一起可以用來在反應(yīng)區(qū)124中加入流體試樣后測(cè)量流體試樣的電學(xué)屬性。傳感器110的插頭端114插入并連接到測(cè)量?jī)x器，這種情況和第一實(shí)施例中的相同。
第二實(shí)施例的成形過程模具的具有體112的形狀?？蓪?dǎo)電導(dǎo)線130、131、132/電極(呈板形形式并具有電極用夾入延展部分230、231)首先使用任何鍍層(金屬)進(jìn)行處理。也可以在成形前施加化學(xué)制品/試劑(帶有或者不帶有酶)；或者，它們也可以在成形后施加。板被插入模具中并放置在穿過模具中的開孔(對(duì)應(yīng)于孔146、147、148、150)伸入模具中的指狀物上或者之間(圖中未示出)，以在成形過程布置期間使板保持就位和水平。刀或者沖頭(圖中未示出)同樣通過模具的頂部表面而插入(開孔的外形通過刀/沖頭170形成)。這些刀沖壓和切割結(jié)合延展部分230、231并在成形過程中將彎曲部分保持就位(參看圖11)。和前面一樣，底部孔允許指狀物伸入模具中以支撐帶有導(dǎo)線的板，頂部孔允許指狀物伸入模具中以固定板和導(dǎo)線。液體塑料注入模具中并填充模具。塑料然后冷卻。
一旦塑料形成并硬化，從模具中通過開孔(孔146、147、148、150、160、161、162)取出指狀物。通過上部表面開孔170取出刀/沖頭。取出刀/沖頭后，被切割或者刀割的延長(zhǎng)部分230、231安置在導(dǎo)線130、131和131、132之間以確保導(dǎo)線相互分離。模制傳感器112然后從模具中彈出，傳感器中任何不需要的開孔都可以使用與模具中相同的塑料進(jìn)行填充。在優(yōu)選可選方案中，臨界試劑施加到導(dǎo)線之上的反應(yīng)區(qū)124中的傳感器?？梢允褂帽砻婊罨瘎﹣硖幚砻?xì)入口以助長(zhǎng)毛細(xì)作用。任何從傳感器突出的多余的金屬可以被切割并清除。然后，可以將任何需要的文字(例如，制造碼、產(chǎn)品名等)利用傳統(tǒng)的裝置施加到傳感器上。
第三實(shí)施例圖13-20表示本發(fā)明中電化學(xué)傳感器的第三實(shí)施例，這些圖使用相同的參考標(biāo)記，但是以300序列號(hào)，來識(shí)別和前述實(shí)施例中相似的構(gòu)件。圖13和17分別從整體上說明傳感器310、310’，包括其自傳感器310、310’往下看時(shí)不易看到的內(nèi)部部件。
在與能夠在流體試樣被吸入反應(yīng)區(qū)324、324’之后測(cè)量流體試樣的電化學(xué)屬性的測(cè)量?jī)x器相結(jié)合的第三實(shí)施例所述的傳感器310、310’中。傳感器310、310’包括模制塑料主體312、312’，主體上具有測(cè)量?jī)x器連接端或者插頭端314、314’和流體試樣接收端316、316’。插頭端314、314’可插入或者可連接到測(cè)量?jī)x器，這和前面兩個(gè)實(shí)施例相同。主體也具有底部表面313、313’和頂部表面315、315’。主體312、312’模制為具有兩部分的單一整體——(a)電極插入外殼317、317’和(b)在位于鉸鏈427、427’的流體試樣接收末端316、316’處可樞轉(zhuǎn)地固定到電極外殼317、317’上的端蓋327、327’。在可選實(shí)施例中，電極外殼和端蓋可以是相互穩(wěn)固連接的分開件?？拷黧w312、312’的插頭端314、314’的側(cè)邊318、319、318’、319’是錐形的，這樣插頭端314、314’更容易插入傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器(圖中未示出)的插座腔中。端蓋327、327’具有形成在相對(duì)于主體的最外邊中“凹口”326、326’，從而方便了成形。
圖15表示傳感器310的軸向截面?zhèn)纫晥D。頂部表面315具有三個(gè)包括315a、315b、315c的截面或者表面。第一頂部表面315a占主體的絕大部分，其從插頭端314延展到凸出部分415。第二頂部表面315b從凸出部分415延展至鉸鏈427，其所在的平面低于315a。第三頂部表面315c穿過一個(gè)端蓋327自鉸鏈427延展至端蓋的最外邊。
鉸鏈427允許端蓋折疊到主體上，這樣第三頂部表面315c和第二頂部表面315b面對(duì)面毗鄰，端蓋的邊幾乎和凸起部分415非常靠近，這和上述第二實(shí)施例中討論的相同。在完整的傳感器中，端蓋327的底部表面313a成為體的頂部表面的一部分，并和第一頂部表面315a相鄰，幾乎在同一平面上，如圖15所示。
當(dāng)端蓋折疊到主體的第二頂部表面315b時(shí)，和主體的接線端316相鄰，在主體中形成被稱為“電化學(xué)反應(yīng)區(qū)”324。反應(yīng)區(qū)324利用第二頂部表面315b鑲在一側(cè)上，在相對(duì)的一側(cè)，利用端蓋327的頂部表面而形成。反應(yīng)區(qū)具有由主體的形狀限定的體積?？蛇x地，如果需要，所形成的蓋可以當(dāng)它在主體上樞轉(zhuǎn)時(shí)，蓋限定反應(yīng)區(qū)的體積；或者蓋和主體的形狀都形成反應(yīng)區(qū)的體積。
導(dǎo)線330、331、332沿著主體312的縱軸方向延展，它們相互以固定關(guān)系分離。導(dǎo)線330、331、332終止于反應(yīng)區(qū)324。圖17-19表示根據(jù)本發(fā)明所述具有兩個(gè)電極330’、331’的傳感器。
在反應(yīng)區(qū)或者腔324中，導(dǎo)線沒有完全植入體的絕緣材料中。在反應(yīng)區(qū)324中，至少導(dǎo)線的一部分，例如末端、側(cè)面或者其它部分——作為用于和吸入到主體312中的流體試樣接觸的感應(yīng)電極330、331、332而被暴露。反應(yīng)區(qū)324主要放置在檢測(cè)器的底部長(zhǎng)度方向的部分。盡管反應(yīng)區(qū)可以形成在電極的上面或者下面，優(yōu)選地形成在電極之下。
蓋327折疊到主體上并穩(wěn)固連接到主體上以形成緊密密封。采用這種結(jié)構(gòu)，毛細(xì)開孔328形成在傳感器310的接線端316中。毛細(xì)開孔328連通到反應(yīng)區(qū)324，在那里感應(yīng)電極330、331、332的邊被暴露在測(cè)試流體中。毛細(xì)開孔328的寬度基本上和感應(yīng)電極330、331、332相同。
主體312也具有凸起以確保在圍繞鉸鏈折疊時(shí)正確對(duì)齊表面。凸起一般安置在至少一個(gè)下列表面上，既(a)折疊到主體上的端蓋的表面，以及(b)當(dāng)端蓋折疊到其上并在折疊到主體上而被端蓋覆蓋的頂部第三表面。盡管可以使用許多不同的構(gòu)形，例如在一個(gè)實(shí)施例中，凸起可以出現(xiàn)在端蓋和主體的上部表面315b上。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖13所示，凸起包括脊527、和當(dāng)蓋折疊到主體上時(shí)與其相配的凹陷表面528，從而形成反應(yīng)區(qū)。在此實(shí)施例中，脊527可以沿著反應(yīng)區(qū)324的周邊形成在第二頂部表面315b上，凹陷表面可以形成在蓋327上，反之亦然。脊527也可以設(shè)于第二脊(圖中未示出)內(nèi)部并幾乎與其對(duì)齊，此脊用來增加脊527的高度。
在最終的傳感器310中，脊527和凹陷表面528相配以形成密封，包圍主體中的反應(yīng)區(qū)324?？晒┻x擇地，脊527和凹陷表面528可以進(jìn)一步采用超深波能量、粘合劑或者其它任何合適的技術(shù)焊接在一起。這樣形成的密封可防止反應(yīng)區(qū)324漏失流體或者接收雜物。在焊接過程中，脊527熔合到凹陷表面528中而不影響傳感器的性能。
在第三實(shí)施例的另外一個(gè)方面中，如圖17-20所示，凸起是至少形成在端蓋和主體的上表面315b’之一的能量導(dǎo)向器529’?？梢圆捎迷S多不同種類的結(jié)構(gòu)，例如其中的能量導(dǎo)向器完全安置在主體上，以在蓋在主體上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)和蓋結(jié)合。如圖17-19中說明的實(shí)施例所示，能量導(dǎo)向器529’一般包括最好沿端蓋的周邊延伸的至少一個(gè)凸起緣。一般來說，該能量導(dǎo)向器沿端蓋的三個(gè)未被連接的側(cè)部延伸，盡管它也可以穿過部分側(cè)部延伸。在所述的實(shí)施例中，能量導(dǎo)向器529’自鉸鏈427’開始沿端蓋327’延展，并直接遠(yuǎn)離鉸鏈427’，并穿過離鉸鏈最遠(yuǎn)的末端。
當(dāng)蓋在主體上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，能量導(dǎo)向器529’通常利用諸如超深波能量或者其它傳統(tǒng)的方式融化，以在底部表面和蓋表面上形成強(qiáng)度高、不泄漏的結(jié)合接頭。這樣形成的接頭將液體密封在腔室中，從而防止流體從反應(yīng)區(qū)中往外擴(kuò)散?？蛇x地，可以通過施加粘合劑來形成密封。
第三實(shí)施例中的傳感器也是一個(gè)毛細(xì)填充裝置，即，當(dāng)毛細(xì)開孔328’放置地和所需測(cè)試的流體接觸時(shí)，反應(yīng)區(qū)324’將流體試樣吸入該區(qū)域中。在蓋237’中包括試樣填充孔368’。當(dāng)蓋237’折疊到主體312’時(shí)，至少部分試驗(yàn)填充孔378’和反應(yīng)區(qū)連通，以形成用于在區(qū)域中填充流體時(shí)將空氣從反應(yīng)區(qū)中釋放的降壓出口378’。降壓出口378’在試樣填充出口368’的一邊和反應(yīng)區(qū)的凸起部分415’之間延展，而此凸起部分是離接線端316’最遠(yuǎn)的反應(yīng)區(qū)的后壁。圖20a、b表示圖17中傳感器310’的接線端部分的放大圖。圖20a表示遠(yuǎn)離體延展的蓋327’，圖20b表示折疊到傳感器的體上的蓋327’。
降壓出口378’在第三實(shí)施例中提供填充檢測(cè)。通過毛細(xì)開孔328’吸入的流體沿優(yōu)選地位于主體312’的下部的毛細(xì)管流動(dòng)到反應(yīng)區(qū)324’并在那里和傳感器310’的電極331’、332’(或者傳感器330、331、332的電極330、331、332)接觸。優(yōu)選地，面對(duì)主體的上表面315’的電極表面和毛細(xì)入口328’的底部周邊對(duì)齊。當(dāng)試樣流體進(jìn)入反應(yīng)區(qū)324’，其流向最遠(yuǎn)離毛細(xì)入口的反應(yīng)區(qū)的末端直到其到達(dá)將壓出口378’。當(dāng)流體替代降壓出口378’中的空氣時(shí)，流體和反應(yīng)區(qū)中的至少一個(gè)電極相接觸，從而閉合傳感器310’的開路并導(dǎo)致電流流經(jīng)傳感器。傳感器中的電流激活測(cè)量?jī)x器，并發(fā)信號(hào)表明毛細(xì)腔或者反應(yīng)區(qū)中充滿了流體。降壓出口378’也可以用于可視檢測(cè)填充到反應(yīng)區(qū)中的流體。
注射模制主體312由電絕緣注射可模制塑料所制成。主體312圍繞帶有導(dǎo)線330、331、332的導(dǎo)電板(壓制或者鑄造)模制而成，這樣導(dǎo)電板主要植入體312中。導(dǎo)電板是單塊材料；其包括導(dǎo)線330、331、332(圖18中330’、331’)和連接段430、431(傳感器310’中標(biāo)號(hào)432)。在傳感器被制成后，和導(dǎo)線互聯(lián)的段430、431被切割并(或者)拆除，以將導(dǎo)線相互分離。如果在傳感器操作過程中互聯(lián)段保持完整，系統(tǒng)將會(huì)短路。
主體具有許多模制的導(dǎo)引器，至少一個(gè)導(dǎo)引器和至少一個(gè)導(dǎo)線相毗鄰。
導(dǎo)線330、331、332通過主體312自插頭末端314縱向延展至反應(yīng)區(qū)324，并恰好終止于在接線端316之前。導(dǎo)線330、331、332相互以預(yù)定距離被封裝或者植入主體312中；它們通常彼此平行，盡管這對(duì)傳感器的操作并不必要。在反應(yīng)區(qū)中，導(dǎo)線的很大一部分被暴露，以便與流體試樣相接觸；被暴露部分包括例如電極的頂端、末端或者側(cè)面。
電極330、331、332由導(dǎo)電材料制成，這些材料為諸如鉑、鈀、金、銀、鎳鉻合金、不銹鋼、銅及類似的金屬或者金屬合金。為了提高性能和敏感度，它們可以鍍以和導(dǎo)線組成不同的金屬，例如，銅制導(dǎo)線鍍以金。如果需要，導(dǎo)線330、331、332的寬度可以在反應(yīng)區(qū)中加寬或者減窄以暴露更多或者更少的表面區(qū)域給流體或者化學(xué)物品。通過主體延展的導(dǎo)線330、331、332可以和反應(yīng)區(qū)中的暴露部分寬度相同，它們構(gòu)成電極330、331、332。
每個(gè)導(dǎo)線330、331、332終止于可以自插頭末端314延展的導(dǎo)體312外的段333a、b、c，導(dǎo)線在插頭末端分別提供和測(cè)量?jī)x器(圖中未示出)接觸的表面區(qū)域334、335、336?？蛇x地，導(dǎo)線可以植入模制塑料中，這樣每個(gè)導(dǎo)線只有一部分在插頭端314處暴露在主體外、或者導(dǎo)線的頂部表面和測(cè)量?jī)x器電接觸導(dǎo)線相接觸。
模制在主體312的頂部表面315和底部表面113中的孔允許指狀物在成形過程中被插入或者拆除。頂部表面315a具有兩組孔——第一組孔346和第二組孔347——每個(gè)具有三個(gè)單獨(dú)的開口或者孔。底部表面313具有第三孔348、第四孔350、和第五組孔，后者包括三個(gè)單獨(dú)孔360、361、362。一旦成形結(jié)束，每個(gè)這些孔346、347、348、350優(yōu)選地保持打開。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，孔被關(guān)閉，以防止流體和反應(yīng)區(qū)中的電極之外的區(qū)域偶爾接觸。孔可選地被諸如成形過程中所使用的相同或者不同材料所覆蓋。
在反應(yīng)區(qū)324中，可傳導(dǎo)電極330、331、332包括主工作電極352、基準(zhǔn)或者反向電極353、以及第二工作電極354。在反應(yīng)區(qū)中，導(dǎo)電極330、331、332和測(cè)試試樣在其進(jìn)入傳感器310時(shí)以流體的形式接觸。由于電極的暴露部分與測(cè)試電極接觸，而在反應(yīng)區(qū)324中產(chǎn)生由電極傳輸?shù)男盘?hào)。反應(yīng)區(qū)可以包括一個(gè)或者可選地兩個(gè)電極；例如主工作電極352和次要工作電極354。
和另外一半共軛的諸如抗體或者抗原或者分析物之類的酶施加到主工作電極352的外表上，如果需要，電子傳輸介質(zhì)也可以施加到相同的電極352上?？贵w也可以施加到次要工作電極354的外部表面或者也可以存在于反應(yīng)區(qū)中。這樣，反應(yīng)區(qū)324中可以包含抗體、酶抗體結(jié)合物、酶分析結(jié)合物及類似物。
酶可以施加到主電極352或者次要電極354的整個(gè)暴露表面上?？蛇x地，酶施加到工作電極的特定限制的部分上?；蛘?，酶可以施加到反應(yīng)區(qū)324的所有電極352、353、354上。優(yōu)選地，工作電極之一(352或者354)可選地鍍以帶有酶的試劑的酶，另外的工作電極(354或者352)被鍍以缺少各酶的試劑。
在第三實(shí)施例的另外一個(gè)方面中，反應(yīng)區(qū)或者腔324可以本身鍍以一種和流體試樣中的特定成分反應(yīng)的物質(zhì)——諸如試劑、抗體、或者酶，以改變?cè)噭┑碾娀瘜W(xué)屬性。結(jié)果導(dǎo)致的變化很容易利用電極檢測(cè)，并且利用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量。
第三實(shí)施例的成形過程模具具有主體312的形狀。可導(dǎo)線330、331、332(呈帶有用于與電極互聯(lián)的結(jié)合延展部分430、431的混合板結(jié)構(gòu))首先使用諸如酶、抗體、或者化學(xué)試劑進(jìn)行處理或者鍍層。化學(xué)物/試劑(帶有或者不帶有酶)通常在成形后施加。
板被插入模具中，并放置在穿過模具中的開孔凸入模具中的指狀物之上或者之間(圖中未示出)，這些孔對(duì)應(yīng)346、347、348、350、360、361、362。指狀物使板保持就位，以在布置和成形過程中保持板就位和水平。
刀或者沖頭(圖中未示出)同樣通過模具的頂部表面而插入(開孔的外形通過刀/沖頭170形成)。這些刀沖壓和切割結(jié)合延展部分230、231，并在成形過程中把彎曲部分保持就位，如圖15所示。在成形過程中，底部孔允許指狀物突入模具中，以支撐帶有導(dǎo)線的板；相似地，頂部孔允許指狀物伸入模具中，以固定板和導(dǎo)線。液體塑料注入模具中并填充模具。塑料然后冷卻。
在塑料形成并充分硬化后，指狀物從模具中通過開孔取出，即孔346、347、348、350、360、361、362。通過上部表面開孔170抽出刀/沖頭，并從其中取出，被切割或者刀割的延長(zhǎng)部分430、431安置在導(dǎo)線330、331和331、332之間。這些切割延展部分確保導(dǎo)線相互分離。模制傳感器312然后從模具中彈出，傳感器中任何不需要的開孔都可以使用模具中相同的塑料進(jìn)行填充。
在優(yōu)選地可選方案中，臨界試劑施加到導(dǎo)線之上的反應(yīng)區(qū)324中的傳感器?？梢允褂帽砻婊罨瘎﹣硖幚砻?xì)入口328，以助長(zhǎng)毛細(xì)作用。任何從傳感器突出的多余金屬可以被切割并清除。然后，可以將任何需要的文字(例如，制造碼、產(chǎn)品名等)利用傳統(tǒng)的裝置施加到傳感器上。
盡管對(duì)具體實(shí)施例進(jìn)行了說明和描述，在不偏離本發(fā)明精神的情況下可以進(jìn)行許多修改，保護(hù)范圍受所附權(quán)利要求書所限制。例如，在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例中，傳感器被設(shè)計(jì)成用于和光學(xué)反射測(cè)量?jī)x器一起使用，以光度檢測(cè)包含在流體試樣接收壁中的染色。
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)裝置，用于和測(cè)量?jī)x器一起測(cè)量由于化學(xué)或者酶反應(yīng)而導(dǎo)致的流體試樣的電化學(xué)屬性的變化，包括(a)具有第一端和相對(duì)的第二端的絕緣材料的主體；(b)至少兩個(gè)導(dǎo)電電極，所述電極以固定的縱向關(guān)系安置在兩個(gè)端部之間的絕緣材料中；(c)用于將測(cè)量?jī)x器連接到主體的裝置；(d)用于容納流體試樣的裝置；以及(e)用于利用一個(gè)或者多個(gè)能夠和流體試樣反應(yīng)的物質(zhì)處理至少一個(gè)電極的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中的電化學(xué)裝置，進(jìn)一步包括用于在容納了足量的流體試樣時(shí)進(jìn)行檢測(cè)的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中的電化學(xué)裝置，其特征在于主體要么是利用鉸鏈相互連接的兩個(gè)部件，每個(gè)部件都是由模制塑料制造，要么是單一的整體件，由模制塑料制造，電極幾乎模制到塑料中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中的電化學(xué)裝置，進(jìn)一步至少包括形成在主體中的鉸鏈一側(cè)的凸起，所述凸起和主體中鉸鏈另一側(cè)的凹陷表面相匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中的電化學(xué)裝置，其特征在于用于接納流體試樣的裝置是適于在和流體試樣接觸時(shí)將流體試樣吸入主體中的毛細(xì)入口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中的電化學(xué)裝置，其特征在于毛細(xì)入口模制到體的末端，并與反應(yīng)區(qū)相連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中的電化學(xué)裝置，其特征在于反應(yīng)區(qū)是形成在主體中、適于與利用毛細(xì)作用力吸入體中的液體進(jìn)行反應(yīng)的通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求6中的電化學(xué)裝置，其特征在于毛細(xì)入口具有互連通的出口，以釋放壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求6中的電化學(xué)裝置，其特征在于主體具有至少一個(gè)孔，以允許在主體的成形過程中固定電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中的電化學(xué)裝置，其特征在于至少一個(gè)孔和反應(yīng)區(qū)相連通，以在成形后化學(xué)處理一個(gè)或者多個(gè)電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求1中的電化學(xué)裝置，其特征在于電極是導(dǎo)電電線。
12.根據(jù)權(quán)利要求1中的電化學(xué)裝置，其特征在于用于利用一個(gè)或者多個(gè)化學(xué)物處理至少一個(gè)電極的裝置對(duì)第一或者多個(gè)電極鍍以一種試劑或者酶。
13.一種制造電化學(xué)裝置、以和能夠測(cè)量流體試樣的電化學(xué)屬性的電子測(cè)量裝置配合的方法，所述方法包括步驟在模具中放置至少兩個(gè)相互分離的導(dǎo)電電極；用一種或者多種物質(zhì)對(duì)至少一個(gè)電極進(jìn)行處理，以和流體試樣反應(yīng)，從而利用電極可以產(chǎn)生可測(cè)量的電化學(xué)變化；模制絕緣材料的主體，以至少部分地植入電極并具有兩個(gè)末端和用于容納流體試樣的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13中的方法，其特征在于成形步驟包括在主體中形成一個(gè)鉸鏈，以允許樞轉(zhuǎn)和連接主體自身的一部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14中的方法，其特征在于成形步驟包括在主體中鉸鏈的一側(cè)形成至少一個(gè)凸起，并在主體中鉸鏈的另一側(cè)形成至少一個(gè)槽，以在鉸鏈的一邊折疊到另外一邊時(shí)和至少一個(gè)凸起配合。
16.根據(jù)權(quán)利要求13中的方法，其特征在于用于容納流體試樣的裝置包括在主體的末端和反應(yīng)區(qū)連通的毛細(xì)入口以及出口。
17.根據(jù)權(quán)利要求13中的方法，其特征在于反應(yīng)區(qū)形成在裝置的底部。
18.根據(jù)權(quán)利要求13中的方法，其特征在于成形步驟包括形成在主體中的出口，用于在傳感器中容納一定的足夠數(shù)量的用于測(cè)試的試樣時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。
19.根據(jù)權(quán)利要求13中的方法，其特征在于成形步驟包括將用于檢測(cè)一定數(shù)量試樣存在的裝置模制到體中。
20.根據(jù)權(quán)利要求13中的方法，其特征在于在成形步驟之后完成處理至少一個(gè)電極的步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求13中的方法，其特征在于成形步驟包括將至少一個(gè)孔形成到主體的表面中，以允許在主體的成形過程中固定電極。
全文摘要
提供一種傳感器，用于檢測(cè)流體試樣中的一種或者多種成分的不同濃度。傳感器包括注射模制主體、至少兩個(gè)電極、酶、如果需要的話，也可包括電子轉(zhuǎn)移介質(zhì)。主體包括用于接納流體試樣的反應(yīng)區(qū)。電極至少部分地植入塑料體中，并延伸到反應(yīng)區(qū)域中。同樣包含在反應(yīng)區(qū)中能夠催化流體試樣中涉及復(fù)合物的反應(yīng)的酶。不僅如此，傳感器并入能夠激活連接到傳感器的測(cè)量?jī)x器的填充檢測(cè)，以測(cè)量發(fā)生在反應(yīng)區(qū)中的電化學(xué)變化。
文檔編號(hào)G01N27/403GK1503905SQ02808201
公開日2004年6月9日 申請(qǐng)日期2002年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月23日
發(fā)明者克雷格·拉潘, 塞亞馬斯·哈吉匝德哈, 凱利·米爾斯, 克雷格 拉潘, 斯 哈吉匝德哈, 米爾斯 申請(qǐng)人:維羅泰克公司