一种常保干燥的生物传感器及其制造方法

技术领域

本发明属于生物传感器领域，尤其是涉及一种常保干燥的生物传感器及其制造方法。

背景技术

公开号为CN107727708B的发明专利公开了一种生物传感器及其制造方法，架构于一块基板，基板上面印制电极导线，电极数量为两级，基板印刷采用头对头横向排列依序排布，喷涂、干燥一体完成，使用该发明制作完成的生物传感器可以使用密封的瓶、罐和防水铝箔包储存。但是有些生物传感器需要更严苛的干燥条件，如：血糖试纸、血脂试纸、快检试纸，常年储存期限内需要在相对湿度低于2％的小环境里；为了达成上述的干燥环境，基本上仅使用密封的瓶、罐和防水铝箔包储存是不足够；使用瓶盖内自带干燥剂或是瓶身里保有干燥剂的干燥瓶(罐)；铝箔袋中置入一片(一颗或数颗)干燥膜(颗粒)再热封成铝箔单片包。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种常保干燥的生物传感器，以实现生物传感器制成后储存，只需要使用密封的瓶、罐和防水铝箔包即可。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种常保干燥的生物传感器，包括基板，所述基板上印制有电极电路，基板上贴合有分子筛膜中隔层以区隔出反应区，分子筛膜中隔层的材质为吸湿膜，所述分子筛膜中隔层靠近基板一面设有用于与基板贴合的单层背胶，分子筛膜中隔层上贴合有透气颜色层，透气颜色层靠近分子筛膜中隔层一面设有单层背胶，所述反应区贴合有反应区双面胶中隔，所述反应区双面胶中隔上下表面设有两面背胶，其中一面背胶用于与基板贴合，另一面背胶用于贴合亲水膜。

优选的，所述电极电路的数量为两极，即工作电极和参比/对电极；或者为多级；所述电极的接脚位于反应区。

优选的，所述亲水膜的材质为透明或相对透明的亲水材料。

本发明的另一目的在于提出一种常保干燥的生物传感器的制造方法，以免除传统的储存工艺，在生物传感器制程中完成干燥剂的置入。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种常保干燥的生物传感器的制造方法，包括以下步骤：

(1)在基板上印制电极电路，电极电路在基板中心线处头对头横向排列依序排布，电极接脚朝外；

(2)基板上下两侧贴合分子筛膜中隔层以区隔出中心位置的反应区，在反应区使用滚到模切机模切、贴合、滚压反应区双面胶中隔；

(3)在基板上下两侧的分子筛膜中隔层上贴上透气颜色层，在反应区双面胶中隔上贴上亲水膜；

(4)使用滚刀将基板分切为上下两半，使用模切刀切出具有一定支数的传感器组；

(5)离线使用分条滚刀将传感器组切割成单一的生物传感器。

优选的，步骤(1)所述电极电路的印制方法为：从一片不导电的基板开始制作，利用丝网印刷技术在基板上印上电极电路；使用导电银浆、导电碳浆、或导电氯化银、导电钯涂层印制工作电极和参比/对电极，或是多电极电路；

所述基板为250-350μm厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯片材，印刷碳电极时选用280目钢丝网，或者280目聚酯网，碳浆烘干时间5-11分钟，温度范围在90-130℃之间。

优选的，步骤(2)的具体方法为：采用三卷自动贴合机，将两侧的分子筛膜中隔层和中间的反应区双面胶中隔一体贴合，在贴合时上侧分子筛膜中隔层、反应区双面胶中隔、下侧分子筛膜中隔层之间空出些许的位置用以确保反应区的空间大小和反应时液体顺利进入和空气顺利排出。

优选的，在还未贴上两侧的分子筛膜中隔层和中间的反应区双面胶中隔前，先行喷涂适量的反应液并同时以红外线干燥法快速烘干；所述喷涂的方式为喷涂到反应区内以覆盖反应区中的两个电极即工作电极和参比/对电极为界，喷涂的酶液量约为2μl/cm，随即使用红外线干燥，时间约为10秒钟。

优选的，所述喷涂适量的反应液是指：反应区内点上或是喷印上反应用专一的酶、氧化还原介体、微弱络合剂、缓冲剂、增稠剂、介质稳定剂、表面活性剂。

优选的，步骤(3)中的透气颜色层的材质以无纺布、PE微孔胶带或其他不导电透气膜为主。

优选的，步骤(5)中切割时反应区双面胶中隔切割宽度1-1.5mm；反应区双面胶中隔和上下两侧的分子筛膜中隔层的高度差在50μm以内。

相对于现有技术，本发明所述的常保干燥的生物传感器及其制造方法具有以下优势：

(1)本发明所述的常保干燥的生物传感器上下两侧的分子筛膜中隔层提供自我吸湿或其他小分子的功效，透气颜色层除了印制有标识功能外，还能够使水分子和其他小分子自由进入下层的分子筛膜，用以常保干燥的状态；

(2)本发明所述的常保干燥的生物传感器的制造方法使用多卷贴合机器依序贴合、压合，唯一的精密贴合区，反应区双面胶中隔贴合，精准对位使用滚轮状模切工艺，保证贴合的精准，效率提升。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的生物传感器的分解示意图；

图2为本发明实施例所述的生物传感器的分解立体结构示意图；

图3为本发明实施例所述的生物传感器的电极电路结构示意图；

图4为本发明实施例所述的生物传感器喷涂后的电极电路结构示意图；

图5为本发明实施例所述的生物传感器贴合分子筛膜中隔层及反应区双面胶中隔后的结构示意图；

图6为本发明实施例所述的滚刀模切机模切出的反应区双面胶中隔结构示意图；

图7为本发明实施例所述的生物传感器贴合透气颜色层及亲水膜后的结构示意图。

附图标记说明：

1、基板；2、分子筛膜中隔层；3、分子筛膜中隔层背胶；4、反应区双面胶中隔；5、反应区双面胶中隔背胶；6、亲水膜；7、透气颜色层；8、透气颜色层背胶。

具体实施方式

除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

下面结合实施例及附图来详细说明本发明。

本发明所述的生物传感器如图1、2所述，架构于一块基板上，所述基板上印制电极电路，形成电极片基板；所述电极片基板贴合分子筛膜中隔层以区隔出反应区，分子筛膜中隔层的材质为吸湿膜，本实施例中使用的是藤森吸湿膜，其吸湿能力为3-6克/米平方，所述反应区贴合反应区双面胶中隔；所述分子筛膜中隔层设有单层的分子筛膜中隔层背胶以贴合电极片基板；所述反应区双面胶中隔设有双面的反应区双面胶中隔背胶，其中底面背胶用以贴合反应区，上面背胶用以贴合亲水膜；分子筛膜中隔层上贴合有透气颜色层，所述透气颜色层的材质基材以无纺布、PE微孔透气胶带或其他不导电透气膜为主，本实施例中透气颜色层为3M 1530医用透气胶带，水蒸气透过率(MVTR)≥1000克/米平方/24小时，透气颜色层设有单层的透气颜色层背胶，用以贴合所述分子筛膜中隔层；

本实施例中分子筛膜中隔层为：长20毫米，宽6毫米，面积为120平方毫米。经换算一片生物传感器可吸收360-720微克/片。生物传感器包装的铝箔单片包规格：长：50毫米，宽：25毫米，装入一片生物传感器后的厚度为：0.5毫米；因此包装后铝箔袋内的空间至多为625毫米立方。十万级干燥洁净室的环境为：相对湿度30％以下，温度为25摄氏度。在此条件下，经查表，绝对湿度为：6.90克/立方米，既是6.90纳克/毫米立方；因此试纸在上述包装条件下，铝箔包内的含水量最多为：6.90纳克/毫米立方乘以625毫米立方等于4312.5纳克，经换算后为4.3125微克。铝箔包内常保干燥的生物传感器的吸湿能力为360-720微克/片，我们可以很清楚看见吸湿倍数高达83和166倍，远远大于我们需要的吸湿能力；

在试纸干燥桶装包装里，一般都为25片/罐，罐身为高密度聚乙烯或是聚丙烯材料；罐盖为与罐身紧配置的低密度聚乙烯材料，一般罐盖内会装上颗粒状分子筛2.5克做为干燥剂使用；

干燥罐规格：高：45毫米，内直径：27.5毫米，罐内体积为：26728立方毫米；装入生物传感器25片，25片生物传感器的吸湿能力为9000-18000微克/25片；在十万级干燥洁净室的环境为：相对湿度30％以下，温度为25摄氏度。在此条件下，经查表，绝对湿度为：6.90克/立方米，既是6.90纳克/毫米立方。已知罐内的体积为：26728立方毫米乘以6.90纳克/毫米立方等于184423.2纳克既是184.42微克。我们可以很清楚看见吸湿倍数高达48.8和97.6倍，远远大于我们需要的吸湿能力，综上，制成后的生物传感器装在密封瓶或是铝箔包里，自带干燥功能的分子筛膜中隔层在产品有效期间内，能长久保持生物传感器周围小环境的绝对干燥条件。

其中，电极片基板中所述电极电路数量为两极，即工作电极和参比/对电极；或者为多极；所述电极的接脚位于反应区；

所述亲水膜为透明或相对透明的亲水材料。

上述的生物传感器由多种材料复合而成。它从一片不导电的基板或称载体开始制作，一般使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片材，也可以是聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)，聚酰亚胺(PI)或是其他绝缘性、热稳定性、耐化学腐蚀性和机械性能的聚合物质；传感器基板需具有绝缘的基底和一定程度的韧性，表面平整的高分子材料；然后，利用丝网印刷技术在基板上印上电极电路，绝缘涂层，再印刷电极电路，可以使用导电银浆，导电碳浆，或是导电氯化银，导电钯涂层印制工作电极和参比/对电极，或是多电极电路；如图3所示。

本实施例中，基板为250-350μm厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片材，印刷碳电极时选用280目钢丝网，或者280目聚酯网，碳浆烘干时间5-11分钟，温度范围在90-130℃之间。

在反应区双面胶中隔模切设计里，采用印有与透气颜色层相同的基材，在基材上、下背上胶层。如图6所示，使用滚刀模切机加上定位孔模切，滚刀圆周长度刚好与横排印刷电极加上定位孔位置相符；这种设计应用在连续生产制作工艺里，不会造成累积公差。贴合过程里，反应区双面胶中隔经定位孔精准定位后贴在生物传感器反应区的两旁，中间的开口处即是样本的加样口。反应区后端出气孔设计，我们利用反应区双面胶中隔和分子筛膜中隔层之间的空隙达成；

本实施例中，反应区双面胶中隔模切宽度为1.0～1.5mm；反应区双面胶中隔垫高膜层加上双面反应区双面胶中隔胶层约为100μm；上下两组分子筛膜中隔层垫高膜层加上单面分子筛膜中隔层胶层约为125μm；反应区双面胶中隔和上下两组分子筛膜中隔层高度差最好在50μm以内(设计以相差25μm为例)，这样就方便后续滚压工序的顺利进行。

从基板开始，印制导电层包括银层，碳层，或是其他导电材料；印制绝缘层。这些工作，都可在单一的丝网印刷机台上完成。同一种机器，同一种对位，同一种精度。自然就可以完全掌握在制造工艺流程中。

制造完成的电极卡，它是一片印制有几百支的头对头传感器排序。制造工序接着喷涂或是印刷在反应溶液于反应区内。试剂组成包括：专一性的酶，稳定酶的辅助物质，氧化还原介质，稳定反应的缓冲剂和辅助物质，减低血球容积差异和反应物成型的粘度改进剂和界面活性剂。试剂的详细组分在其他专利文件里有所描述，如专利CN031599728，CN1429337A所述。

本实施例中，电极基板用喷涂的方式喷涂到反应区内以覆盖反应区中的两个电极，工作电极和参比/对电极为界，喷涂的酶液量约为2μl/cm，随即使用红外线干燥，时间约为10秒钟，已经喷涂和干燥的电极电路如图4所示。

干燥后，用多卷贴合机同时贴上反应区双面胶中隔和上、下分子筛膜中隔层，压合紧实。

用多卷贴合机同时在分子筛膜中隔层上再贴合一层透气颜色层；在反应区上撕开反应区双面胶中隔的双面胶离型纸同时贴上亲水膜，再经过滚压后，如图7所示，即是并排长条形头对头连接在一起的生物传感器，使用滚刀将基板分切为上下两半，使用模切刀切出具有一定支数的传感器组，最后离线使用分条滚刀将传感器组切割成单一的生物传感器。

上盖的亲水膜贴合时，可以直接贴在喷涂过的酵素，上过胶水的反应区双面胶中隔已经有序的贴合在生物传感器的反应区两旁。这种工序简单不易出错，更不需要对位。反应区下方的排气沟槽，我们也已经用反应区双面胶中隔和上、下分子筛膜中隔层通过贴合机贴合时一并地考量并实施上。因此，在黏贴对位上，制作工序上就简单很多。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。