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      用于電化學分析的檢測裝置的制造方法_4

      文檔序號:9203781閱讀:來源:國知局
      器的控制下,三個電極系統中的其他軌道的電阻沒有那么重 要,因此這些軌道可以做的更薄,特別是不攜帶大量電荷的參考電極軌道,因此不需要考慮 重要的IR下降。反電極軌道中的電壓下降,也攜帶電荷,當儀器內的穩(wěn)壓器通過增加儀器 接頭的外加電壓來補償,雖然僅能增加到最大的可能外加電壓,其與檢測電極軌道相比沒 有那么重要。盡管如此,圖8中的裝置也具有一個附加設備,包括一個更遠的接頭313,該 接頭使狹窄導電軌道313'終止。狹窄導電軌道313'與狹窄導電軌道319'同樣操作。然 而,在這個情況下,狹窄導電軌道313'允許微處理器來確定反電極314',314〃中的電壓。通 過狹窄導電軌道319',微處理器中的校正放大電路收到檢測電極318'中的"感測電壓",該 結果可以允許其對檢測電極318'中的實際電壓進行更好的控制。同樣的,可以選擇具有微 處理器內的校正放大電路,該微處理器通過狹窄導電軌道313'接受反電極314',314〃中的 "感測電壓",對反電極314',314〃中的試劑電壓進行更好的控制。通過改良的閉合回路反 饋控制,微處理器能更好的調節(jié)所可能施加的電壓保持檢測電極318'處于想要的或期望中 的電壓(根據情況,也可包括反電極314',314")以便實現所需的特定檢測。對施加電壓的 更好的控制可以使得改善的檢測結果具有樣品重復性,當要求實現精確測量時一個因素是 需要的,特別是當存在的靶標被分析物為非常低濃度時,因此信號噪音也會對反應產生不 利的影響。既然分別連接接頭313或319與狹窄導電軌道313'或319'軌道,沒有攜帶任 何重要的電荷,不像分別連接接頭314和318與電極314',314"和318'的軌道,他們不受 IR壓降的影響。
      [0126] 在又一個實施例中,根據圖8所述,測試條被插入儀器(未顯示)進行靶標被分析 物的檢測前,儀器一般進行一些"上樣"功能診斷檢測。那些檢測一般被設計用來證明儀器 的微處理器和電路的正常工作。通常被執(zhí)行的一種其他診斷檢測是是否測試條已經被使用 過的評估。這也可以通過測定施加樣品前通過測試條的電荷水平來實現。在測試條內有干 血樣殘留會導致電流比"未使用過"的測試條的更高,因此這可以作為測試條被用過的指示 器。然而,這樣的方法也不總是可靠,在一些環(huán)境下使用者被指示插入一個"新"的測試條, 即使儀器中的測試條是未使用過的并且功能齊全的。
      [0127] 因此在一個實施例中,該實施例具有如圖8所述特點的測試條,特別是接頭313或 319和狹窄導電軌道313'或319'分別被使用,接著完成樣品的檢測,并給使用者報告被分 析物的值,儀器的微處理器會導致通過接頭313和314間,或318和319間的電壓升高。這 種升高電流的應用結果是有效的"毀壞"狹窄導電軌道313'或319',就像當通過的電流超 過規(guī)定的閾值時保險絲會被毀壞一樣。在這個實施例中,當用過的測試條被插入儀器后,接 著其狹窄導電軌道313'或319'毀壞,然后在接頭313和314間,或318和319間沒有電流 通過。因此,這就很少或不存在不確定性即一個用過的測試條被插入儀器,因為未用過的測 試條可以允許電流自由的各自通過接頭313和314或318和319。
      [0128] 根據圖1-8描述的裝置一般制備了導電聚合物材料,其被配制在絕緣基質層上 面。如圖1-8所示的導電軌道和電極可以用各種技術被加工形成。在一個實施例中,導電 材料可以通過印刷方法被配制在基底基質上,例如絲網印刷、凹版印刷、噴'墨印刷。在另一 個實施例中,導電材料可以通過槽模涂布,氣相沉積,旋涂,K-棒涂,或類似的處理方法被 配制在基底基質表面,在整個基地基質的表面形成厚度均勻的一個涂層。接著激光燒蝕工 藝可以用來去除導電材料特定部分,來暴露離散的和電荷獨立的導電軌道(例如圖1中所 示的元件14-14',14",16-16',18-18')。在特定實施例中導電聚合物是一種合成物包括聚 (3, 4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT:PSS)。PEDOT:PSS可以從很多供應商購買, 包括AGFAGevaertBV(莫爾特塞爾,比利時)該公司供應tradenameOrgacon?系列的材 料,包括例如ELP-3145,ELP-5015,S_305+;Heraeus貴金屬(HeraeusPreciousMetals) (勒沃庫森,德國),該公司供應tradenameClevios?系列材料,包括如PH1000,SV3,S V4,PJetNV2;TDA研宄公司(科羅拉多,美國),該公司供應tradenameOligotron?系 列的材料。PED0T:PSS通常被提供的是含有1-2% (重量)的PED0T:PSS聚合物的固體制 劑,固體顆粒被分散在含有一系列附加的結合物和添加物(包括其他固體)的有機或非有 機溶劑中,這些結合物和添加物用來促進材料與基質表面的粘附,并改變有特殊用途的干 聚合物層的導電性。
      [0129] 在示范性實施例中,PEDOT:PSS合成物可包括約5%至10% (體積)的二甘醇;約 60%至80% (體積)之間的丙二醇;和單位體積重量的約1. 5%至5. 5%間的固體。制劑 可以具有約10厘泊至30厘泊(在20°C)之間的粘度和約50歐姆/平方至約500歐姆/ 平方之間的干膜表面電阻率。
      [0130]參考圖 1,PEDOT:PSS膜(例如Orgacon?ELP-3145 ;0rgaconMTS-305+,Clevios?SV 4)被最先放置在基底基板上,該基底基板通常是絕緣基板,例如聚酯,或聚苯乙烯。被放置 在基板上的PEDOT:PSS的濕膜厚度至少約5ym,至少約7ym,至少約10ym,至少約12ym, 至少約15ym,至少約17ym,至少約20ym,至少約22ym,至少約24ym,至少約26ym,至 少約28ym,至少約32ym,至少約36ym,至少約40ym。隨后濕膜通過風道干燥,可以在 一個強制空氣干燥器或紅外干燥器中干燥,在至少約80°C的溫度下,至少約90°C,至少約 100°C,至少約110°C,至少約120°C,至少約130°C,至少約140°C,或至少約150°C,來獲得 PEDOT:PSS干膜。
      [0131] 隨后絕緣材料層(絕緣層20)被用在干的PED0T:PSS層的上面。該絕緣層用于暴 露PEDOT:PSS層的限定的區(qū)域,與進入其中的液體樣品接觸。絕緣層限定了各電極暴露給 樣品從而參與樣品檢測過程的表面區(qū)域(14',14",16'和18')。該絕緣材料可以是絲網印 刷的介電墨,例如來自創(chuàng)意材料(CreativeMaterials)公司的118-08。絕緣材料也可以是 具有預切孔的雙面膠帶,這些預切孔限定了暴露給液體樣品的每個電極區(qū)域。
      [0132] 隨著絕緣層的應用,試劑層也被應用。接著,覆蓋層被放置在干燥試劑上面以創(chuàng)建 一個具有限定體積的封閉空腔,那樣當液體樣品被施加到裝置時,所述的干燥試劑被重新 懸浮于施加的一定體積的液體中,從而在液體樣品中形成確定濃度的試劑。
      [0133] SM
      [0134] 用16個單位的葡萄糖脫氫酶FAD,25mM的介體化合物,200mM的緩沖鹽(MOPS(半 鈉 3-(N_ 嗎啉代)苯橫酸鈉)(M0PS(hemisodium3-(N_morpholino)propanesulfonate)) 和體積比為0. 2%的表面活性劑(吐溫20)以及添加劑(重量體積比為I%硫酸鈉,ImM;六 氨合釕(III)氯(hexammineruthenium(III)chloride))制備一系列試劑合成物。各試劑 組分被用于制造多個測試條,當含葡萄糖的血液樣品被施加到裝置,其中每一個測試條用 于評價試劑組分內的各介體的性能。從健康志愿者中獲得一定量的靜脈血液,血液在旋轉 搖桿上晃動過夜,利用樣品的細胞代謝使得所有的內源性葡萄糖耗盡,這是可以被本領域 技術人員所理解的。血液樣品,耗盡內源性葡萄糖,被劃分為7個等份,加入葡萄糖,獲得葡 萄糖濃度理論上分別為約〇, 100, 200, 350,420和600mg/dL。每個血液樣品在測試條上檢測 重復五次,這些測試條由包含不同介體濃度的試劑制劑產生。
      [0135] 獲得的數據表明對葡萄糖的不同反應取決于試劑組分中存在的介體化合物。Y軸 上傾斜度和截距不同是由于所用的介體化合物不同。雖然每種評估的介體化合物間的斜率 不同,以及顯示了所有用于評估每個檢測樣品中存在的葡萄糖數量的組分中化合物。較陡 的傾斜度一般說明對葡萄糖濃度具有更大的辨識度,特別在低濃度水平時,因為每個單位 濃度的檢測反應在X軸上具有更大的差異。然而,在檢測特別高的濃度是低傾斜度可能會 更有用,否則會拉平葡萄糖濃度升高時的反應曲線。因此根據特定試劑組分的預期目的,特 定的介體化合物被選定來實現獲得劑量反應曲線的期望梯度值。
      [0136] 關于Y軸上的截距,通常值越高,檢測極限越小,但是這取決于樣品濃度低或為零 時的檢測精度??梢灶A料到當靶標底物為零時,化驗應報告零反應;但是由于各種原因這情 況很少發(fā)生,在傳感器表面樣品組分的互作引起低電平信號,包括非特異互作作用。因此在 Y軸上的截距有效的說明了在特定的試驗條件下靶標樣品可實現的最低檢測數量。在那些 實施例中的裝置需要檢測非常低水平的靶標被分析物,具有這樣的配置是合適的,這些配 置展示了低傾斜度和陡峭的梯度,那樣沿著X軸的檢測點的值之間具有最大差異,特別是 那些沿著X軸的檢測點的值接近于零時。
      [0137] 如從圖9可以看出,指定的化合物CPl展示了一個梯度(1.91E-8mg/dL/A),而指 定的化合物CP9具有(I. 54E-8的md/dL/A)中的梯度。CPl的截距值幾乎是CP9的兩倍 (3. 85E-7A分別比較I. 91E-7A)。因此在圖9所示的數據可能表明,CP9將導致測試條在低 葡萄糖濃度的樣品之間實現良好辨別度,同時在所研宄的跨濃度范圍的樣品之間也顯示了 良好分離性。
      [0138] 圖9的關鍵:
      [0139]
      【主權項】
      1. 檢測裝置包括: 基質,該基質上面配制了 2個或更多導電軌道; 試劑組分被配制在至少一個導電軌道的部分軌道上面;覆蓋2個或更多導電軌道的部 分軌道的頂層與基質形成樣品收集腔; 其中,至少一個導電軌道包含導電聚合物。2. 根據權利要求1的檢測裝置,其中,裝置包括2個、3個、4個、5個或6個導電軌道, 并且每一個軌道包含一種導電聚合物。3. 根據權利要求1和2的檢測裝置,其中,導電聚合物包括聚噻吩,聚吡咯,聚苯胺,聚 芴,聚乙炔,聚(對亞苯基亞乙烯基),聚(3, 4-乙烯二氧噻吩),聚(3, 4-丙烯基二氧噻吩) (poly(3, 4-propylenedioxythiophene)),聚(3, 3_ 二芐基 _3, 4_ 丙烯基二氧噻吩)(poly (3, 3-dibenzyl_3, 4-propylenedioxythiophene)),聚(3-4 乙),雙-聚(乙二醇),終端為 月桂基的,聚(3, 4-亞乙基)-嵌段聚乙二醇,和聚(3, 4-乙烯二氧噻吩),末端加帽四甲基 或它們的組合。4. 根據任何上述權利要求的裝置,其中,導電聚合物是一種含有聚(3, 4-乙烯二氧基 噻吩)和平衡離子的復合物。5. 根據權利要求的裝置,其中,平衡離子是選自聚苯乙烯磺酸鹽(PSS),高氯酸根,高 氯酸根對甲苯,磺酸對甲苯,甲苯磺酸鹽。6. 根據權利要求5的裝置,其中,導電聚合物是一種包含聚(3, 4-乙烯二氧基噻吩)和 聚磺苯乙烯(PED0T:PSS)的復合物。7. 任何上述權利要求的裝置,其中至少一個導電軌道包含一種導電聚合物,也包含另 一種選自碳、金、鉑、銀、鈀、銅氧化銦錫和它們的組合物的導電材料。8. 任何上述權利要
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