[发明专利]使用脉冲电流电镀降低葡萄糖传感器氧响应并减少电极边缘生长

说明书

本发明公开了具有下述电极的电流型葡萄糖传感器，所述电极通过使用脉冲电镀工艺由电极沉积铂黑形成。这可产生相对平滑的三维金属结构，所述结构有助于传感器可靠性和稳定性。本发明的实施方式提供了具有这种均匀电极结构的分析物传感器以及用于制造(以及使用)这些传感器电极的方法。这样的电极可用于由糖尿病个体佩戴的电流型葡萄糖传感器。

相关申请的交叉引用

本申请根据119(e)条的规定要求2013年1月22日提交的美国临时申请第61/755,345号的优先权并且根据第120条的规定要求2013年2月27日提交的美国专利申请第13/779,584号的优先权，上述美国临时申请和专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及分析物传感器，例如，在糖尿病管理中有用的葡萄糖传感器(以及用于该葡萄糖传感器的电极)。

背景技术

电化学传感器通常用于检测或测量诸如葡萄糖之类的体内分析物的浓度。通常，在这样的分析检测系统中，分析物(或者源自分析物的物种)是电活性的并且在传感器的电极处产生可检测的信号。所述信号随后与生物样本中分析物的存在或浓度相关。一些常规的传感器中提供的酶与待测量的分析物发生反应，该待测量的分析物是电极处的定量或定性反应的副产物。在一种常规的葡萄糖传感器中，固定的葡萄糖氧化酶催化葡萄糖的氧化以形成过氧化氢，过氧化氢随后通过一个或多于一个电极由电流测量值(例如，电流的变化)进行定量。

多种电化学葡萄糖传感器是多层的，包括在各种不同的材料层顶部的电极和/或用各种不同的材料层涂覆的电极。多层传感器具有很多理想的的特性，包括：这种传感器的功能特性可以通过改变一些设计参数(例如，内层的数量、层厚度、电极面积或结构等)进行量身定制。这种多层传感器的构造需要复杂的处理步骤，例如，所述处理步骤确保各种不同的材料层展现出合适的功能特征、具有统一的一致性以及适于粘附至构成稳定传感器叠层的材料组。在这种情况下，一些电镀工艺可导致所镀的电极具有不均匀的表面，例如，电极表现出电极边缘的过量生长。这种边缘生长随后可使涂覆到该电极的后续材料层不均匀，这种现象似乎会产生一些不理想的葡萄糖传感器现象(包括分层、传感器信号可变和高氧响应)。

本领域亟需可提供具有多种理想特征的多层电流型传感器的方法和材料，所述理想特征例如稳定性和优化的氧响应以及制造这些传感器的改善的制造工艺。

发明内容

本文公开的本发明涉及使用脉冲电镀工艺或根据脉冲电镀工艺形成的电极，适当地选择产生非常理想的电极形态的脉冲电镀工艺。根据这些工艺形成的电极可展现出高表面面积比例(SAR)，有益地，同时避免电极边缘生长(已经观测到在用于产生高表面面积比例的常规电镀方法中发生的一种现象)。因此，本文公开的脉冲电镀工艺可以产生具有提高的表面面积比例而通常不会同时增加边缘生长的电极。任选地具有低边缘区域(由这些工艺产生)的电极可以使用一种或多于一种组合物涂覆，从而形成相对平滑和/或均匀的多层分析物传感器装置或用于相对平滑和/或均匀的多层分析物传感器装置。

本文公开的脉冲电沉积工艺可以用于产生具有多种理想的材料特性的电极。因而它们可用于电流型葡萄糖传感器，例如由糖尿病个体所佩戴的那些传感器。常规的(现有技术)传感器电极电镀工艺可产生沿着外部边缘具有过量铂沉积(边缘生长)的电极或可产生可使通常涂覆在这样结构的多层电流型传感器上方的材料层不均匀的电极结构。这样的不规则特征可导致传感器具有不理想的特征，包括例如传感器信号变化和高氧响应。相反地，通过本文公开的脉冲工艺制成的电极可展现出更为平坦的形态，例如通过在电极边缘相对较小的铂黑生长表征。如下面所述，当本发明的电极适用于多层葡萄糖传感器时，所产生的葡萄糖传感器可展现出使下述已知的现象减少，所述现象为在具有非常不规则形态的电极的传感器中混淆精确葡萄糖检测，例如，传感器信号变化和传感器氧响应。