專利名稱：生物傳感器測試元件以及其制造方法
生物傳感器測試元件以及其制造方法發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及生物傳感器測試元件領(lǐng)域，例如測試條。其例如在測試人的血糖水平中具有功用。
背景本發(fā)明是對在先測試條以及如何制造它們的改進。本測試元件可用于各種適應(yīng)癥，包括但不限于血液測試(如葡萄糖水平)，以及用于甘油三酯測試、酮測試、HbAlC條、凝固測試、連續(xù)葡萄糖(或其他分析物)監(jiān)測、及其他。
目前，在某些條中，通過在整個基材卷上濺射一層非常薄的金層而產(chǎn)生金屬軌跡 (track)，而后用激光燒蝕或激光劃片來使軌跡圖案化，激光燒蝕特別使得能夠得到更高的精確度。這是一種減成法，其導(dǎo)致貴金屬的損失(其某些后來可以被回收利用)以及顯著的能量消耗。
其他方法包含另外的步驟，如噴墨印刷等，和達到Bentley等人的美國專利公開 2005/0130397和2005/0153078中公開的程度，但是未能公開在此所述的其他特征和益處。
一個目標(biāo)是提供改善的測試元件及其制造方法。
概述該目標(biāo)以及可能在此陳述或者由本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員在看到本公開后另外認識到的其他目標(biāo)可以通過本發(fā)明達到。本發(fā)明可以包括生物傳感器測試元·件，其可以包括基材和一種或多種金屬的導(dǎo)電層，通常呈電極圖案。這些金屬可以是單獨的或組合的，或者在分離的層中、鄰接、和/或其組合。它們可以燒結(jié)在一起?？梢允褂靡粋€或多個高能寬譜光脈沖燒結(jié)金屬。在本發(fā)明的某些方面中，為了任何目的而暴露于這樣的脈沖可以被稱為“脈沖鍛造(pulse forging)”?？梢酝ㄟ^印刷、高速印刷或其他方式施加金屬。其可以在墨水載體并被在基材上固化。
而且，可以在基本上與所述電極圖案相符的墨水層上提供導(dǎo)電第一金屬層。在其上還可以有另一層導(dǎo)電金屬。典型地，第二金屬與第一金屬不同。通常，在金屬層上施加一層試劑，在一個實施方案中，該第二金屬基本上不與該試劑反應(yīng)。
在測試條上可以有具有不同電阻率的電走線(electrical trace),例如用于機器可讀校準(zhǔn)(calibration)、批鑒定(lot identification)或其他。對于不同走線或其部分， 該電阻率可以通過使用不同的固化量來控制，如通過一個或多個高能寬譜光脈沖。
本發(fā)明可以包括制造測試元件的方法。
附圖簡述

圖1A-1是根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個實例的頂部平面圖。圖1A-1顯示了位于單個基材上的成組或成套的三個該裝置，用于隨后的分離。
圖1A-2是根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個實例的底部平面圖。圖1A-2顯示了位于單個基材上的成組或成套的三個該裝置，用于隨后的分離。
圖1B是圖1A的裝置的頂部平面細節(jié)。
圖1C是穿過圖1A的裝置的電走線的局部側(cè)截面圖。
圖ID是穿過電走線的另一局部側(cè)截面圖。圖1E是穿過電走線的另一局部側(cè)截面圖。圖1F是穿過電走線的另一局部側(cè)截面圖。圖2是在基材上的導(dǎo)電性噴墨技術(shù)(“CIT”)墨水的照片。圖3是在基材上的化學(xué)鍍銅的CIT墨水的照片。圖4是在基材上的化學(xué)鍍銅和化學(xué)鍍金的CIT墨水的照片。圖5是在基材上的化學(xué)鍍銅和浸鍍金的CIT墨水的照片。圖6是在基材上的薄膜CIT墨水的照片。圖7是在基材上化學(xué)鍍銅的薄膜CIT墨水的照片。圖8是在基材上化學(xué)鍍銅和化學(xué)鍍金的薄膜CIT墨水的照片。圖9是在基材上化學(xué)鍍銅和浸鍍金的薄膜CIT墨水的照片。優(yōu)選實施方案簡述
為了增進對本發(fā)明的原則的理解，現(xiàn)在參考本文解釋和/或說明的實例，有時被稱為 實施方案。這些僅僅是實例。其從不被理解為對本發(fā)明的范圍的限制。對描述的方法、系 統(tǒng)或裝置的修改或進一步改進，在此描述的本發(fā)明的原則的任何進一步應(yīng)用，都是本發(fā)明 所屬領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員在現(xiàn)在和/或未來根據(jù)本文獻所可以預(yù)期通常將發(fā)生的。如在權(quán)利要求和說明書中所用的，以下術(shù)語具有下列定義
術(shù)語“固化墨水”表示呈固體或半固體形式的墨水，其已經(jīng)被干燥、熔融和/或凝固(通 過蒸發(fā)或其他方式)、加熱、暴露于化學(xué)反應(yīng)、和/或暴露于高能脈沖光和/或某種形式的能 量或輻射，如紫外(UV)光或其他，和/或其任何組合。術(shù)語“化學(xué)鍍”表示在不使用施加的電流的情況下沉積、鍍覆或以其它方式覆蓋接 受表面。這包括，但不限于浸鍍，如向銅或鎳或兩者上浸鍍金。請注意，“化學(xué)鍍”在此與術(shù) 語“無電鍍”同義。術(shù)語“化學(xué)鍍液沉積物”表示源自化學(xué)鍍方法的導(dǎo)電金屬的固體沉積物、鍍層或其他層。術(shù)語“高能寬譜光”表示電磁光譜中的(可見、非可見、或兩者)光，其具有(a)等 于或大于約180焦耳的能量，任選但是更優(yōu)選大于約2000焦耳jP(b)具有多于一個波長 的光，頻率差為至少約180納米，任選但更優(yōu)選頻率差相隔至少1100納米。其可以，但非必 須地，包括脈沖鍛造。術(shù)語“高速印刷”表示以每分鐘約3米或更快的介質(zhì)線速度印刷，所述介質(zhì)為正在 其上進行印刷的介質(zhì)。 術(shù)語“噴墨印刷”表示一種印刷方法,其中從噴嘴中噴出的墨水微滴被弓I導(dǎo)到表面 上，如在計算機控制下的基材。其還包含噴射印刷、連續(xù)噴射印刷或使用任何類型的液滴分 配技術(shù)的其他印刷。術(shù)語“激光燒蝕”表示通過用激光束，典型地在邊緣處或為確定邊緣，輻射材料而 將其去除，在此還包括激光劃片。術(shù)語“低溫光子能”表示通過光子(包括光以及所有其他形式的電磁輻射，包括作 為電磁力或能量的力載體)以保持其作用的物質(zhì)的溫度低于約80°C的量傳輸?shù)哪芰?，任選 地，但更優(yōu)選低于約26°C。這可以，但不是必須的，包括高能寬譜光和/或脈沖鍛造。
術(shù)語“聚合物”表示由較小、較簡單分子的鏈制成的長分子。這可以包括聚合產(chǎn)物。 這可以是天然的、合成的或兩者。這可以包括碳水化合物，如纖維素、蛋白質(zhì)和塑料。聚合物，如在此所用的，還包括是聚合物和非聚合物的組合和/或復(fù)合材料的材料。
術(shù)語“沉淀的溶質(zhì)”表示預(yù)先溶解或以其它方式分散在溶液或鍍液中的物質(zhì)的固體鍍層、層或其他沉積物。
術(shù)語“印刷”表示將墨水或類似墨水的材料施加在固體表面上。這可以包括液體墨水、干顆粒墨水、和其組合以及其他。這可以包括膠印、激光或其他。印刷可以在壓力或無壓下、接觸或未接觸下發(fā)生，和/或可以包括靜電和/或非靜電施加。
術(shù)語“脈沖鍛造”表示暴露于一個或多個高能光子能的脈沖。這可以是選通脈沖或其他。在此使用的“脈沖”(如關(guān)于脈沖鍛造、低溫光子能、和/或高能寬譜光，或其他)， 表示通常僅短時間地施加光，典型地在100微秒到I毫秒之間。通常，這樣的脈沖的光或其他能量不是連續(xù)施加的，而是以這樣的短脈沖持續(xù)時間。
術(shù)語“試劑”是在化學(xué)反應(yīng)中用于探測、測量、檢測或產(chǎn)生其他物質(zhì)的物質(zhì)。在本裝置的上下文中，這些典型地為沉積在裝置上的結(jié)晶、粉末或其他固體形式。對于生物測試， 其典型地用于測試流體(典型地為血液或其他體液)中的分析物的濃度。典型地，其用于促進該流體中電子在電極之間的傳輸。通常，其為或者包括葡萄糖酶。不過，其可以是或包括其他酶和/或非酶和/或其他填料和/或化學(xué)物質(zhì)。
術(shù)語“參比金屬電走線”表示至少部分用于使電流穿過其的走線，并且測量該電流和/或其電信號的大小和/或其他屬性，用于與其他值對比。
術(shù)語“RFID標(biāo)簽^示射頻識別標(biāo)簽。其可以是主動的、被動的或兩者。其可以是獨立的、預(yù)先制造的標(biāo)簽和/或其他印刷電路。
術(shù)語“燒結(jié)”表示通過無熔融地加熱、通過加壓、或通過其他非熔融方法和/或通過其組合導(dǎo)致形成連貫物質(zhì)(coherent mass)，典型地為一種或多種金屬的連貫物質(zhì)。
術(shù)語“基材破壞溫度”表示在其之上基材熔融、燃燒、翹曲、或以其他形式顯著變形的溫度。其將隨材料不同而不同。該溫度還可以是時間和溫度的函數(shù)。
在權(quán)利要求中所用的語言僅具有其一般含義，除非在此明確定義的。該一般含義包括源自最新版的通用韋氏詞典和蘭登書屋辭典的所有一致的詞典定義，并包括根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的常識通常賦予該語言的含義。
參考附圖，它們只是本發(fā)明的實施例，本發(fā)明并不局限于附圖中所顯示的。對于附圖(特別是圖1A-1直到圖1F)中的實施例，生物傳感器測試元件20可以包括基材30，和位于所述基材上的呈印刷電極圖案80的固化墨水層40。導(dǎo)電第一金屬層50顯示為覆蓋墨水 40，并與該電極圖案80基本上一致。導(dǎo)電第二金屬層60顯示為覆蓋層50，也與電極圖案 80基本上一致。典型地，第二金屬(例如金或金合金)不同于第一金屬(例如銅或銅合金)。 可以在金屬層60和/或基材30上提供并覆蓋試劑70的層，典型地至少覆蓋部分電極圖案 80。通常，至少在反應(yīng)端91，層70遠不只是覆蓋圖案80。然而，任選地，層70可以制成與圖案80基本上一致，或者相反地與圖案80基本上不一致，如填隙于邊緣81和82之間(見圖1B)?？梢蕴峁└鞣N走線。例如走線93和94提供了邊緣81和82位于電路的中部區(qū)域的電路。也可以使用其他形狀和排布。例如，顯示的兩個中心走線可用于確認恰當(dāng)?shù)膭┝俊?br> 關(guān)于圖1A-2， 可以舉例說明測試元件20的任選背面?；?0如在先所述。同樣，如在先所述，其舉例說明了在一起的三個元件，它們隨后在制造過程中可以被切割或以其它方式分離?？梢源嬖谝粋€、兩個、三個或更多的參比金屬電走線。例如，參比金屬電走線96、97和98僅作為舉例顯示。它們可以用作校準(zhǔn)、鑒定、批次編碼、和/或其組合，和/ 或其他。如圖所示，例如，金屬電走線96通常為“U”形，在一端具有接觸墊，且走線的主體長度從一個墊沿原路返回到下一個墊。然而，可以使用任何排布，包括使該走線橫向于條的寬度、曲線的、蜿蜒的、或其他。另外，參比金屬電走線不是必須在測試條的背面。根據(jù)基材 30的正面和背面上的尺寸和空間限制，其可以根據(jù)需要在正面、側(cè)面和/或其組合。另外， 該參比金屬電走線可以以雙或多功能存在。例如，本發(fā)明任選地可以改進，以使走線93和 /或94，或圖1A-2中例舉的其他走線，除了其他功能外，還充當(dāng)參比金屬電走線。
任選地，所述參比走線的屬性可以不同。例如，可以分別對電器走線96、97、98實施彼此間不同的固化或脈沖鍛造或其它處理，以改變所述走線的電阻率。同樣地，例如，使第一參比金屬電走線96比第二參比金屬電氣線路97和/或98暴露于更多的固化，這可以在走線間產(chǎn)生電阻率差異，其足以使機器基于所述差異讀出測試條的屬性。其可以包括批次編碼(lot coding)、校準(zhǔn)、或其他。而且，任選地代替固化、脈沖鍛造等的時間和/或強度的變化，或者除此之外，可以通過將不同長度的各種走線暴露于所述固化、脈沖鍛造等而實現(xiàn)電阻和/或電阻率差異。其同樣可以在所有三者(96、97和98)或更多的走線之間變化以實現(xiàn)更多的編碼組合。
層70通常包含試劑。在一個實施方案中，金屬60包含基本上不與試劑70反應(yīng)的材料。相反，在其他實施方案中，試劑70與第一金屬層50反應(yīng)(不期望地，例如腐蝕或其他)，因此其通常位于不與第一金屬層50接觸的位置。在不同的實施方案中，配置試劑70 以測試液體中的分析物的濃度，如葡萄糖酶或其他。可以印刷(如通過噴墨印刷)或以其他方式施加或涂布試劑70。一種方法是通過用壓電噴墨頭施加試劑，其任選地使得可以彼此覆蓋和/或相鄰地印刷不同的試劑配方。由此，可以施加雙層或多層試劑。也可以在參比電極或靠近參比電極處施加試劑(例如Ag/AgCl化學(xué)物質(zhì))，以提 高測試條的精確度。
任選地，在部分或全部的反應(yīng)端91、基材30上或其它有利于流體接觸試劑70和/ 或電極的地方(如在邊緣81和82處或者靠近邊緣81和82)可以有一種或多種親水化合物。所述親水試劑可以是與試劑70分離的或者是作為試劑70的一部分包括(在其中)。
金屬50和金屬60可能保持為分離的物質(zhì)或可以燒結(jié)在一起。如果燒結(jié)，其可以基本上作為整體燒結(jié)，也可以僅僅主要在其界面處燒結(jié)。而且，裝置中可以包括第三和/或其他層，如第三金屬層(未繪出)，燒結(jié)或未燒結(jié)。燒結(jié)可以用任何數(shù)量的已知燒結(jié)技術(shù)完成。
圖1D顯示了可選的測試元件120。其類似于圖1C的測試元件20，只是墨水40層任選地被省去。提供金屬50和金屬60。顯示了試劑70，但是其任選地也可以省去。
圖1E顯示了測試元件220，另一種可選方案。在所述舉例說明中，圖案80包含金屬50，實際上可以由或基本上由金屬50構(gòu)成。如圖所示，元件220沒有試劑，不過任選地可以具有例如圖1D中所示的試劑70。金屬50可以是單一金屬，和/或可以是合金，和/或其可以是兩種或更多種金屬的共混或其他組合。例如，金屬50可以是懸浮在墨水粘合劑或基質(zhì)中的金屬顆粒的組合。所述懸浮顆粒隨后可以被燒結(jié)在一起。任選地，可以通過脈沖鍛造或其他方法燒結(jié)。
圖1F顯示了測試元件320的另一個任選實施例。在所述舉例說明中，圖案80顯示為第一金屬50和第二金屬60。要注意的是，在該實施例中，所述金屬彼此鄰接，例如在鄰接界面165處。跟前面一樣，任選地，可以在圖案80上面提供試劑層，例如試劑層70(在圖1F中未顯示)，或者不提供。也可以在一種金屬(如金屬50)上但不不在另一種金屬上提供試劑層，或者在一種金屬或兩者上部分提供試劑層。除了在界面165處鄰接的兩種金屬50 和60外,還可以在一個或兩個金屬部分50和60上疊加一個或更多個其他層(未顯不)，包括橫跨接界165。跟前面一樣，所述金屬層實際上可以包含墨水或載體中的顆粒或其他懸浮金屬，并可以燒結(jié)在一起和/或可以在界面處部分燒結(jié)在一起。類似地，再次參考圖1D，如在圖1D中所示，所述在界面處部分燒結(jié)在一起可以發(fā)生在金屬50和金屬60間的界面處。
圖1B、1C、1D、1E和/或IF的排布，以及描述的其他排布和特征，可以是彼此獨立、 組合或混合以及相配的。它們僅僅是例子。
在使用墨水的實施方案中，期望但通常不必要選擇那些能在不破壞基材30的情況下完成固化的墨水，如在熱固化墨水時由于過長的時間和/或過高的溫度所可能導(dǎo)致的破壞。在添加金屬層50和60之前或之后，墨水可以任選通過在基材上施加光子能的高能選通脈沖而固化。一個任選處理的實施例包括通過PulseForge 3100固化，同時保持基材溫度低于50°C，或以其它方式低溫處理金屬，通常在其已經(jīng)在基材上形成層50和/或60后， 并理想地僅進行短的多個時間段。
導(dǎo)電金屬軌跡，在此也被稱為電極圖案80 (見圖1A-1、1C)，可以借助于導(dǎo)電噴墨技術(shù)(CIT)用噴墨技術(shù)制造，其中典型地印刷催化墨水40 (參見例如圖1C (不按比例))，用 UV輻射固化，并用金屬50 (典型地為銅或鎳)和/或60 (典型地為金)鍍覆。在一個實施方案中，使用化學(xué)鍍方法。通過該方法，可以達到接近塊狀金屬的電導(dǎo)率。任選地，可以用其他技術(shù)印刷墨水40，包括激光印刷、接觸印刷、圓網(wǎng)印刷、柔版印刷、凹版印刷或其他。對于使用噴墨印刷的實施方案，為了優(yōu)化利用得到的生物傳感器測試元件，高分辨沉積可能是有利的。在一個實施方案中，噴墨印刷機可以印刷小至IOOym的線和空間以及更小的， 如以600-1200 dpi或更好的分辨率噴墨印刷。然而，如果期望，可以使用其他更高或更低的分辨率。
而且，如所提及的，導(dǎo)電性金屬可以存在于墨水或印刷中，而不僅僅是在其上。
在其它實施方案中，可以使用加成工藝向生物傳感器測試元件上施加導(dǎo)電材料 (例如走線80)，如金屬和/或含有金屬的基質(zhì)或載體，爾后，例如對材料進行脈沖鍛造以將其燒結(jié)在一起。相比于減成工藝(如蝕刻、激光燒蝕或其他)，加成工藝可以降低所需材料的量。加成法，單獨地或與減成法組合，可以得到與燒蝕技術(shù)類似的邊緣質(zhì)量，但是卻減少了昂貴原料(例如金)的耗費。其同樣可以在測試條上形成其他 組件，如可機讀的和/或非明顯的編碼組件，如條形碼或“二維碼(data matrix code) ”或“DMC”。在一個特別實施例中，脈沖鍛造可以得到不同程度的固化，其又可以產(chǎn)生具有不同電阻率和/或不同電阻的導(dǎo)電性條(例如走線96、97和/或98)，從而可以用作可機讀和/或非明顯編碼目的的識別碼。加成屬性還任選地使斑馬條紋出現(xiàn)，其中(多個)銅端與(多個)金或銀端鄰接(參見例如圖1F)，形成串聯(lián)的條。任選地，除了 CIT外，可以使用其他加成技術(shù)，如直接向基材上噴墨打印金或其他導(dǎo)電性金屬墨水。在一個實施方案中，使用施加墨水的干法，盡管可以使用其他非干和/或混合方法。在一個實例中，通過噴墨打印在基材上沉積5納米厚的金，盡管可以采用更大或更小的厚度。脈沖鍛造的特征在于其可以無需加熱下層基材而固化。該加成法也可以形成不同的金屬化區(qū)域。脈沖鍛造進一步使得任選地形成可機讀和/或非明顯編碼而不危害試劑中的任何酶或其他化學(xué)物質(zhì)。而且，脈沖鍛造技術(shù)可以達到30-60米 /分鐘的線速度，噴墨打印允許更多的頭和更快的干燥，這又縮小了生產(chǎn)線的尺寸。使用該技術(shù)的其他實例可以在條上形成RFID標(biāo)簽。
在一個實施方案中，邊緣，如至少像81和82的邊緣(參見，例如圖1B和5)，彼此以預(yù)定的間隔而隔開，并且具有適合生物測試(例如人體血糖水平測試)的線銳度。所述銳度可以是實現(xiàn)測量(例如血糖水平)需要的可靠、可測量、和可預(yù)測的電流信號所期望的。 在一個實施方案中，所述邊緣銳度小于約50Mm。在其他實施方案中，所述邊緣銳度小于約 20Mm，可以低至小于約lOMffl。在某些測試實例中，邊緣銳度的平均為約4_6Mffl。而且，邊緣銳度比的標(biāo)準(zhǔn)偏差典型地低于約30Mm，并已顯示為低于約15ΜΠ1和低至低于約lOMffl。以下， 關(guān)于邊緣的線銳度，進一步討論所述測試實施例。所述邊緣銳度可以通過本公開達到，尤其是不使用激光或其他燒蝕。然而，激光燒蝕可以提供更好的線或邊緣銳度(例如平均低于 IMffl)，本發(fā)明任選地可以使用激光燒蝕，或者部分與激光燒蝕組合。例如，可以使用激光燒蝕確定金屬層50 (如銅)的圖案邊緣，而使用化學(xué)鍍代替激光燒蝕來確立某些或全部金屬層60 (如金)的邊緣。而且，可以僅僅在選定的或關(guān)鍵的位置上這樣做或者完全燒蝕層40、 50和60，例如在反應(yīng)端91的邊緣上，如邊緣81和82。這些選擇可以減少浪費和回收成本 (如金)，同時提高線或邊緣銳度，并潛在地降低從端91到端92的電阻。
金屬層60的厚度可以從現(xiàn)有技術(shù)方法的約50納米(nm)的金降低到任選地約 15nm或更低，特別是通過化學(xué)鍍覆層60。在一個實施方案中，該新方法和裝置可以提供約 50-300nm的總金屬厚度的走線(層50和60 —起)，沿走線約百分之二(2%)厚度控制。
以下列出CIT墨水和薄膜CIT墨水的一些非限制性的實例和測試。
A.實施例 1-6 實施例1-3用Omnidot 760 GS8打印頭將標(biāo)準(zhǔn)CIT墨水印刷在聚酯基材30上，產(chǎn)生用于生物傳感器測試元件的電路的催化模板(template)。用作印刷電路的基礎(chǔ)的原始圖像見圖1A，形成在本發(fā)明的生物測試元件(例如生物傳感器)中的導(dǎo)電金屬電路，或電極圖案。在印刷法過程中使用低能UV源(Omnicure S2000. Exfo)粘性固化(tack cure)該模板，以控制點增益，然后用Fusion Lighthammer 6 UV固化隧道完全固化。由此形成圖2所示的實施例1。
爾后，如圖3中所示，添加第一金屬層50，在所述情況下即銅層。這是通過在45°C 下將模板浸潰在Enplate 872銅鍍液中2min以沉積銅來實現(xiàn)的。由此完成實施例1，在圖 3中顯示副產(chǎn)物。
實施例2和3，分別見圖4和5，將金添加到上述實施例1的裝置上。
實施例2 -在化學(xué)鍍銅上的化學(xué)鍍金如所述，首先在45°C下將模板浸潰在 Enplate 872銅鍍液中2min以沉積銅，隨后將它們浸潰在基于硼氫化物的化學(xué)鍍金鍍液中 1-4分鐘。成功地將金鍍在銅軌跡上。見圖4。
實施例3 -在化學(xué)鍍銅上的浸鍍金如 所述，首先在45 °C下將模板浸潰在 Enplate 872銅鍍液中2min。成功地將金鍍在銅軌跡上。見圖5。
實施例4-6 然后如實施例4-6重復(fù)制造使用CIT墨水的那些實施例1-3 (圖2-5描述的)，但是對于起始點，實施例4，使用薄膜CIT墨水代替實施例1的CIT墨水。從而，實施例5和6在其它方式分別類似并相應(yīng)于上述實施例2和3。某些這種薄膜墨水的實例顯示在圖6-7 (實施例4)、圖8 (實施例5)和圖9 (實施例6)中。
該薄膜墨水(見圖6)是溶劑基的，具有樹脂粘合劑基質(zhì)以提供對基材的附著力。這樣，固體含量大大低于標(biāo)準(zhǔn)CIT墨水，從而可以制造薄得多的薄膜。與標(biāo)準(zhǔn)CIT墨水研究(實施例1-3)相同，進行鍍層試驗在化學(xué)鍍銅上的化學(xué)鍍金(實施例5)，和在化學(xué)鍍銅上的浸鍍金(實施例6)。該特別薄的薄膜墨水具有高溶劑含量，因而在基材表面上浸潤得非常好。 通過在印刷后立即從背面加熱基材，可以稍微降低墨水的流動性。然而，仍會發(fā)生顯著量的延展。
B.附著力測試使用膠帶測試來進行上述實施例2-3中形成的軌跡對聚酯基材的附著力測試，顯示良好的附著力，非常少(〈10%)的軌跡從基材上脫離。軌跡還是柔性的，具有足夠的持久性以經(jīng)受指甲刮擦測試。
在相同的測試中，在上述實施例5-6中(使用薄膜CIT墨水)形成的軌跡是彈性的和持久的，足以經(jīng)受指甲刮擦測試；然而，附著力沒有使用標(biāo)準(zhǔn)CIT墨水產(chǎn)生的軌跡強，在膠帶附著力測試期間，約有50%的金屬被提起。
C.線質(zhì)量線寬和邊緣銳度在這些實施例中，噴墨印刷和隨后鍍覆的線比激光燒蝕金線略寬，這是由于緊接在使用附著在印刷頭座上的UV燈粘性固化墨水之前墨水的潤濕?；瘜W(xué)鍍銅步驟似乎不會顯著影響平均線寬。對于化學(xué)鍍金也是如此。但是，浸鍍金工藝似乎導(dǎo)致了線的平均寬度顯著增大，潛在地預(yù)示著通過該法沉積的第二金屬60(如金)的密度通常較低。
圖6-9含有薄膜催化墨水的實施例圖像，其已經(jīng)用化學(xué)鍍銅、化學(xué)鍍金和浸鍍金進行鍍覆。在每個情形下，在線的邊緣可以觀察到模糊邊界，這是由于在該墨水的干燥過程期間在這些區(qū)域中產(chǎn)生的略微增大的厚度。所述線還明顯比用標(biāo)準(zhǔn)CIT墨水制造的那些 (圖2-5)寬得多，因為配方的溶劑性促進了基材潤濕性的提升。
使用ImageXpert 圖像質(zhì)量分析系統(tǒng)分析印刷和鍍覆的電路的特定部分的線寬和粗糙度。隨著用銅鍍覆印刷的催化墨水部分以及隨后進一步用金鍍覆，在該研究期間對這些值的變化進行跟蹤。選擇用于該分析的特定部分是處于電路模板中心的兩個平行的電極。見圖1A的中心。線的邊緣顯示 良好的邊緣銳度，盡管當(dāng)與用激光燒蝕產(chǎn)生的那些線相比時，其顯示更高的粗糙度。
以下，表I和2描述了用于產(chǎn)生下表3、5和6中進一步顯示的數(shù)據(jù)的ImageXpert 序列，與CIT墨水實施例1-3相關(guān)。
表I裝置報告Line Intercolour Bleed SQ 28/8/56 1:2權(quán)利要求
1.一種制造生物傳感器測試元件的方法，該方法包括下列步驟 在基材上施加呈電極圖案的導(dǎo)電第一金屬第一層； 在所述第一層上施加導(dǎo)電第二金屬第二層，其中所述第一金屬與所述第二金屬不同；通過將所述第一金屬和所述第二金屬暴露于一個或多個高能寬譜光脈沖而將它們至少部分地?zé)Y(jié)在一起，其中所述高能寬譜光保持所述基材的溫度低于基材破壞溫度。
2.權(quán)利要求1的方法，其中將所述第一金屬和所述第二金屬暴露于一個或多個高能寬譜光脈沖的步驟包括脈沖鍛造所述第一金屬和所述第二金屬。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述施加所述第一金屬層和所述第二金屬層的步驟各自包括接連高速印刷所述金屬。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述電極圖案包括至少一對彼此隔開的邊緣，其中所述邊緣不是通過激光燒蝕形成的。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述第一金屬主要包括銅，且其中所述第二金屬主要包括金。
6.權(quán)利要求1的方法，進一步包括在所述第二金屬層上施加試劑第三層，其中所述試劑用于測試液體中的分析物的濃度。
7.權(quán)利要求1的方法，進一步包括如下步驟 在施加第一層之前，向所述基材上噴墨印刷與所述電極圖案基本上一致的墨水；和 在施加第二層之后，在至少一部分第二層上形成試劑層； 其中施加第一層的步驟包括使墨水與包括第一金屬的鍍液反應(yīng)形成與電極圖案基本上一致的第一層；其中施加第二層的步驟包括在至少一部分第一層上形成第二層；且其中第二金屬基本上與試劑兼容，而第一金屬基本上與試劑不兼容。
8.權(quán)利要求7的方法，進一步包括對基材和墨水施加一個或多個高能寬譜光脈沖的步驟。
9.權(quán)利要求1的方法，進一步包括下列步驟 在所述基材上至少施加第一參比金屬電走線和第二參比金屬電走線；和使所述第一參比金屬電走線比所述第二參比金屬電走線暴露于更多的固化，導(dǎo)致所述走線間產(chǎn)生電阻率差異，其足以使機器基于所述差異讀出測試條的屬性。
10.權(quán)利要求9的方法，其中具有不同電阻的所述參比走線提供了所述測試條的校準(zhǔn)。
11.權(quán)利要求9的方法，其中具有不同電阻的所述參比走線提供了所述測試條的批次編碼。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述基材包括聚合物，且其中所述燒結(jié)在足夠低的溫度下發(fā)生以不破壞聚合物基材。
13.權(quán)利要求1的方法，進一步包括在所述測試元件上施加RFID標(biāo)簽的步驟。
14.一種制造生物傳感器測試元件的方法，該方法包括下列步驟 向基材上印刷導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層構(gòu)成測試條的電極圖案的至少一部分； 通過施加一個或多個高能寬譜光脈沖來干燥或固化所述層。
15.權(quán)利要求14的方法，其中所述導(dǎo)電層包括至少兩種彼此接觸的不同金屬，且其中所述施加一個或多個高能寬譜光脈沖包括至少部分燒結(jié)所述兩種金屬的脈沖鍛造。
16.權(quán)利要求14的方法，其中所述導(dǎo)電層包括 包括第一金屬的第一層，所述第一層與電極圖案基本上一致；和 包括第二金屬并印刷在第一層的至少一部分上的第二層；和 與所述第二層接觸的試劑；其中第一金屬基本上與所述試劑不兼容，而其中第二金屬基本上與所述金屬兼容。
17.權(quán)利要求16的方法，其中所述第一金屬主要包括銅，和其中所述第二金屬主要包括金。
18.權(quán)利要求16的方法，其中所述第一金屬和所述第二金屬沿走線彼此鄰接，并通過所述脈沖鍛造燒結(jié)在一起。
19.權(quán)利要求14的方法，其中所述基材包括聚合物，且其中所述固化在足夠低的溫度下發(fā)生以不破壞聚合物基材。
20.生物傳感器測試元件，包括 在基材上的呈電極圖案的導(dǎo)電第一層，其包括第一金屬； 位于所述第一層上的導(dǎo)電第二層，其包括第二金屬，其中所述第二金屬與所述第一金屬不同； 所述第一金屬和所述第二金屬至少部分燒結(jié)在一起。
21.權(quán)利要求20的測試元件，其中所述兩種金屬通過暴露于低溫光子能而至少部分燒結(jié)。
22.權(quán)利要求20的測試元件，其中所述低溫光子能保持所述基材的溫度低于基材破壞溫度，其中所述基材不受溫度破壞。
23.權(quán)利要求20的測試元件，其中所述第一金屬和所述第二金屬各自分別負載在第一層和第二層的固化墨水載體中。
24.權(quán)利要求20的測試元件，還包括 在所述基材上的第一參比金屬電走線和第二參比金屬電走線；且其中對所述第一參比金屬電走線實施比所述第二參比金屬電走線更多的固化，其中在所述走線間存在電阻率差異，其足以使機器基于所述差異讀出測試條的屬性。
25.權(quán)利要求23的測試元件，其中所述電極圖案包括至少一對在所述基材上彼此隔開的邊緣，所述邊緣各自的平均邊緣銳度比小于約20/Mm，所述比的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于約15/Wn0
26.生物傳感器測試元件，包括 基材； 在所述基材上的呈電極圖案的固化墨水第一層； 在所述墨水上或所述墨水中的導(dǎo)電第一金屬第二層，其與所述電極圖案基本上一致；在所述第二層上的導(dǎo)電第二金屬第三層，其與所述電極圖案基本上一致，其中所述第二金屬不同于所述第一金屬； 在所述第三層上的試劑第四層； 其中所述第二金屬基本上不與所述試劑反應(yīng)。
27.權(quán)利要求26的測試元件，其中所述第二金屬包括在所述第一金屬上的沉積溶質(zhì)。
28.權(quán)利要求27的測試元件，其中所述第二金屬溶質(zhì)包括化學(xué)鍍液沉積物。
29.權(quán)利要求28的測試元件，其中所述電極圖案包括至少一對彼此隔開的邊緣，其中所述電極邊緣對各自的平均邊緣銳度比小于約20/Mm，且所述比的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于約15/Mm。
30.權(quán)利要求26的測試元件，其中沿所述電極圖案的電阻小于約30歐姆。
31.權(quán)利要求26的測試元件，其中所述第一金屬和所述第二金屬是燒結(jié)的。
32.制造生物傳感器測試元件的方法，該方法包括下列步驟 將薄膜沉積物燒蝕到基材上，形成限定測試元件的至少一部分電極圖案的導(dǎo)電層； 通過施加一個或多個高能寬譜光脈沖來干燥或固化所述導(dǎo)電層。
33.權(quán)利要求32的方法，其中所述導(dǎo)電層包括至少兩種不同的相鄰金屬，它們彼此交疊或彼此鄰接地設(shè)置，其中所述一個或多個高能寬譜光脈沖至少部分燒結(jié)所述兩種金屬。
34.權(quán)利要求32的方法,其中第一金屬包括金、IE和鉬之一。
35.權(quán)利要求32的方法，其中第一金屬主要包括銅或主要包括鈀，且其中第二金屬主要包括金。
36.權(quán)利要求33的方法，其中第一金屬和第二金屬通常沿走線彼此鄰接。
37.權(quán)利要求32的方法，其中基材包括聚合物，且其中干燥或固化步驟保持基材在低于其基材破壞溫度的溫度下。
38.權(quán)利要求32的方法，其中電極圖案包括條形碼和二維碼之一。
全文摘要
本發(fā)明公開了生物測試元件，其制造方法，以及包括基材的元件。測試元件例如可用于測試人體血糖水平。將第一層和第二層導(dǎo)電金屬印刷或施加在電極圖案中的基材上。將一個金屬或多個金屬在低的非破壞性溫度下固化或燒結(jié)，例如通過施加一個或多個高能寬譜光脈沖?？梢栽谒龅诙饘賹由咸峁┰噭?。
文檔編號C23C18/31GK103052735SQ201180040779
公開日2013年4月17日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者A.約瑟夫 申請人:霍夫曼-拉羅奇有限公司