[发明专利]生物传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物传感器领域，更具体地说，本发明涉及一种利用印刷电路板(PCB)工艺制作的高性能低成本的生物传感器及其制备方法。

背景技术

随着各种技术的发展，生物传感器及相应的检测仪器可以变得越来越小，从而使得临床医学中的即时检测(POCT)已成为可能并得到迅速发展。

POCT的主要优点是能在几分钟之内得到检验结果，因此医务人员能对身边的病人进行直接检测并根据检测结果进行疾病的诊断和治疗，而不需要像传统检测方法那样将试样送到中心实验室，再等待结果以进行后续工作；对于“时间就是生命”的医疗领域来说，这显然是非常有用的。例如：在急诊科接收了胸口不舒服的病人时，若能快速检测到病人血液中的心肌肌钙蛋白I(cTnI)浓度，医生就可以快速诊断病人是否已患心肌梗死，从而对病人做出相应的处理；而在大型的外科手术室中，大夫也希望能随时知道病人的一些关键血液参数，以便决定是否需要给病人输血。以上情况如果用传统检测方法，都需要将病人的血样送到中心实验室，测试完后再将结果送回到相应的科室，因为整个流程牵涉到好几步手续，所以从抽血到出结果，最快也得一个小时左右，这无疑耽误了很多救治病人的宝贵时间，甚至有可能因此而危及病人的生命。

另一方面，深静脉栓塞和心脏瓣膜置换等病人需要长期服用抗凝药物，以防止血栓形成，但抗凝药物又不能服用得太多，否则将有失去止血功能的危险。因此，病人需要定期检测凝血指标如凝血酶原时间(PT)。近年来，PT的自检已在主要发达国家逐渐兴起，但在发展中国家却还未开展起来，主要的原因就是自检仪器和试条的价格太高。

糖尿病人的自检是POCT最典型最成功的一个例子。这是因为相对其它生理参数而言，血糖浓度是比较高的，在血糖传感器中可以产生较强的反应信号，比如在电化学血糖传感器中可产生微安级的氧化还原电流。因此，血糖传感器的生产工艺相对来说比较简单，例如，其电极用丝网印刷技术制作即可；由于这种工艺可以非常快速地大批量生产，所以成本可以很低，而且使用也非常简单。这使得大部分糖尿病人都能够进行自检，而且经济上也负担得起。

但相比之下，有些生理参数如cTnI和PT，其被检测物质的浓度非常低，在相应的传感器上产生的信号很弱，因而对传感器的电极要求非常高，以致低成本的丝网印刷技术无法满足检测要求。为了达到更高的精度，这些传感器的电极必须采用别的生产工艺来制作，比如：雅培i-STAT系列的传感器是以硅晶片作基质，将金属材料涂上，再用化学方法把不需要的部分腐蚀掉，剩下的就形成了电极(US Patent5,837,454)。上述方法制备的传感器精度很好，但由于硅晶片较贵，加上生产过程中浪费的贵重金属如金、铂等较多，所以传感器的总体成本较高，传感器也就难以推广使用。

有鉴于此，确有必要提供一种高性能低成本的生物传感器及其制备方法，以推广POCT的临床应用。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种高性能低成本、适合于POCT的生物传感器及其制备方法，以推广POCT的临床应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种生物传感器，其包括利用PCB板工艺制作的底板，底板包括绝缘基质和附着在绝缘基质一面或两面上的导电部件，其中，绝缘基质的材质与PCB原材料板的绝缘基质相同，导电部件包括与PCB原材料板的导电层材质相同的普通导电部件和在普通导电部件上覆盖不同电极材料制成的特殊电极。

作为本发明生物传感器的一种改进，所述特殊电极包括在普通导电部件上用电镀法或化学法覆盖惰性金属制成的电极、在普通导电部件上用电镀法或化学法覆盖银/氯化银制成的电极中的一种或两种；所述惰性金属优选为金或铂。

作为本发明生物传感器的一种改进，所述普通导电部件包括用于连接传感器和分析仪的导电板、导线和用于监测样品加入的电极中的一种或多种。

作为本发明生物传感器的一种改进，所述生物传感器的底板还包括附着在绝缘基质正面或反面的各种形状的加热电阻，加热电阻用于给传感器加热。

作为本发明生物传感器的一种改进，所述生物传感器的底板上可以有各种形状的收容或承载部件以用来放置传感器所需的试剂、抗原、抗体、磁珠等各种材料，例如置放试剂的护圈；根据实际需要，这些收容或承载部件的形状可以是圆块、圆圈、多个同心圆、方块、方格等不同形状。

作为本发明生物传感器的一种改进，所述生物传感器为电流型电化学传感器、电压型电化学传感器或阻抗型生物传感器。