电化学式传感器及其制造方法 (1)技术领域
本发明为一种电化学式传感器及其制造方法。
(2)背景技术
一般电化学传感器(Electrochemical Sensor)的原理，于数十年来已被成熟应用于各种流体的生化成分检测上，而在一实验室或专业的检验室中的一电化学检测的装备，因不同检验功能需求可有不同的配备。请参阅图1，其显示出一电化学检测装置10的最基本架构为：
1.容置一待测流体11的一承装容器12，以为电化学的测量区域13。
2.一化学试剂(Reagent)14，用于与待测流体11的一分析物产生一化学作用，并产生一电性参数的输出信号，此电性参数的输出值与待测流体11的该分析物的生化成分有关。例如待测流体11为人的血液，分析物为血醣的浓度，则此化学试剂14基本上为会为一葡萄糖氧化酶及其他复合物。
3.二至三个测试电极，如15对电极(Counter Electrode)，16工作电极(Working Electrode)，17参考电极(Reference Electrode)，用于将一电化学作用所需的一工作电压由一计量器18引接至化学反应容器12，并将待测流体11的该分析物经一电化学作用后的该电性参数输出信号电流，引接至计量器18作一数值分析及显示。
4.电化学计量器18，用于提供该电化学作用所需的工作电压(或电流)，并量取该电化学作用后的该电性参数的输出信号电流(或电压)，作成一记录与该数值分析及显示测试数据。
其中的测试电极15，16，17可只使用二个电极，其为对电极(CounterElectrode)与工作电极(Working Electrode)。或可使用三个电极，除工作电极与对电极外，另一为参考电极(Reference Electrode)。或可再加上第四个以上的检测电极(Detecting Electrode)，因电化学作用需求不同可调配不同电极数目。
除了电极数目地不同外，因不同的电极功能(如counter electrode相对于working electrode的不同)与传感器化学反应成分的不同，各电极材质的选用可有非常大的变化。实验室通用的电极材料为如下，其中对电极15(CounterElectrode)材料只要是导电的材质即可，但导电电阻愈低愈好，如铜棒、银棒、镍棒、石墨棒、或以碳胶或银胶印刷成形的导电膜电极，当然金、白金等贵金属也可用于当对极电极材料，只是浪费材料成本。其中参考电极17(ReferenceElectrode)的材质最常用为一银/氯化银修饰电极(Modified Electrode)171，其为在银棒、或以碳胶或银胶所印刷的导电膜电极上，各再印刷一层氯化银或利用电解方式镀上一层氯化银。
其中工作电极16(Working Electrode)的电极材料的选用更为复杂，其有两大方向，第一类为金属催化电极(Metal-Catalyzed Electrode)，其选用的工作电极材料对分析物会产生化学催化作用或对分析物具有单一选择性，此具有催化作用或单一选择性的特点使测量信号有更稳定或检测信号更放大的效果，其金属电极材质通常为如金、白金、钯，铑等贵金属(如铑rhodium电极对H2O2有极佳的催化作用)。第二类为利用电子转移媒介物的修饰工作电极(Electron-Transfer Mediator Modified Working Electrode)，此电子转移媒介物一般为一复合物，其由多件化学原料混合的试剂，将此化学试剂固化(immobilized)在工作电极的表面，可与待测分析物产生电化学反应，而将电化学反应后产生的电性信号经由电极输出其测量参数，此工作电极的目的只作为传导功用，其电极材料需不可与待测流体11或化学试剂14产生一自我化学作用而干扰测量准确性。此无化学干扰的电极材料为一惰性导电材料，一般为惰性金属Noble Metal(如金、白金、钯palladium、铑rhodium等金属)或含碳材质的电极(如碳膜印刷电极CarbonBase Screen Printing Electrode、石墨棒Graphite Bar)。因碳与惰性金属在低温下不会起化学作用，故不会产生化学干扰。
本发明并不在于解决电极材质问题，而是在应用已发展成熟的各种不同需求的电极材质，尤其是以低成本的含碳导电材质，以本发明的方法与结构来制造出一工作面积尺寸稳定、更低的电极电阻及无化学干扰的工作电极，可使电化学式传感器的测量信号更稳定为其目的。
于图1中显示出一种电化学式传感器的基本架构，其中电极可用二电极式或三电极式，其电路测量结构置放于计量器18的装置内。由计量器18供给一固定的电压值E经导线输出至电极15，16，17以为待测流体分析物11与化学试剂14的电化学工作电压，待分析物与试剂化学反应后由此工作电压产生一扩散信号电流i，此测量的信号电流i与分析物的浓度C(Concentration of the analyte)有一比例的关系，其中i与C的电化学公式，因化学作用为可逆、准可逆或不可逆的不同，或化学试剂为为可溶解或不可溶解，或因电极形状为平板、圆柱或其是一尺寸小于50μm的微电极(Micro-electrode)的不同，其适用的电化学公式如Cottrell equation或Sampled-current voltammetry equation、等各不同，但基本上综合为如下：
i(t)＝n.F.A.f(C).f(D).f(X).f(t)
其中i：测量电流值(Measure current)
n：电子价数(Number of transfer electrons)
F：法拉第常数(Faraday constant)
A：工作电极的表面积(Surface area of the working electrode)
D：扩散常数(Diffusion coefficient)
C：待测分析物的浓度(Concentration of the analyte)
X：化学试剂的厚度(Thickness of the reagent)
t：测量时间(Time from start measure)
测量电流i与n、F、A为一线性正比关系，但其与分析物的浓度C或化学试剂厚度X在各种不同状况下，有些是线性关系但有些是非线性关系，故以函数关系f(C)、f(X)表示。另多数测量电流为一非稳态值，其为时间t的函数以f(t)表示。
此外若电化学测量结构为两电极式电路，则由计量器18供给的固定电压E，与实际的电极工作电压为V为不相等，其中V会随信号传递压降而变化。
V＝E-I.R
V：实际的电极工作电压
E：计量器提供的固定电压值
I：测量电流值
R：电极与电极导引线(LEAD)的总阻抗值
I.R：信号传递电压降
由以上两公式的学理数据知，虽化学反应是决定传感器电流测量值大小的主要因素，但除化学反应的影响外，属于电极的结构部分的电极工作表面积A与电极的总阻抗值R的稳定性皆是影响传感器大量生产时测量信号品质稳定的重要因素。另化学试剂的涂布厚度均匀稳定亦是一要素。
纯惰性金属所作成的电极于电极的工作表面积A与电极的总阻抗值R皆有极佳的效果，但其成本高。而低价的传统网版印刷导电膜式电极于此两要素有一定程度的缺点。本发明在惰性金属电极材质的外再寻求出另一低成本的解决方法，从如何改善化学干扰及电极的工作表面积的稳定及降低电极的总阻抗值R着手，以改善传统网版印刷电极的缺点。
一般的实验室的泛用电极很贵，因而皆会在多次使用后才丢弃，但每做完一次实验后，电极棒表面已被待测物或化学试剂污染，甚至电极表面已被镀上一层化合物，其无法简易清洗，一般需用研磨器具将电击棒上的污染去除才可再用。此过程耗材又耗时。故有一抛弃式印刷电极20(详图2)的开发。此抛弃式印刷电极20，是在一平坦薄片的塑胶绝缘基材21上以一网版印刷技术将一糊状导电膏印刷成导电膜20、22、222、23及印刷一绝缘层223等而成型。其具有制程容易、形状易变，且成本低等优势，因而被广泛使用。因其成本低故使用一次即抛弃，无重复使用的污染与清洗的困扰。此抛弃式印刷电极因成本低，形状设计容易等优点，尤其被广泛应用于居家医疗的电化学传感器上，如血醣、尿酸、胆固醇的检测试片电极。
如台湾专利公告第496,960、496,110、475,983、466,344、416,005、374,116、369,411号等,及美国专利公告第5,985,116、6,125,292、6,059,946、6,270,637、5,997,817、5,951,836、6,258,254、5,876,577、6,413,394、6,129,823，5,916,156，5,989,409，6,416,641，5,437,999，6,156,173，6,287,451，5,762,770，5,628,890，6,436,256号等数十件专利说明书中皆是抛弃式印刷电极的例子。
请参考图2及图3，其为美国专利第5,985,116号的实施例的平面图与爆炸图，其为一抛弃式网版印刷电极的例子，其用糊状导电膏印刷成型的一工作电极(Working Electrode)22与对电极(Counter Electrode)23是为一相互隔离的测试电极，此导电膜膜20的一第一端221为一工作电极22，经导电膜膜20连接至相对的另一侧即一第二端222，以作为工作电极22的输出端222，用于连接至一计量器18(未显示于图上，其如图15的计量器150)。在导电膜导电膜20上具有如图3所示的一绝缘层223，用于覆盖除了电极22，23面积与输出接点222以外的区域，绝缘层30用于隔离电极以外的导电膜20与一待测流体接触。在绝缘层上又有一间隔器(Spacer)31，以供该待测流体的流入，且利用一覆盖层32以形成一毛细流动通道的测量区域。
至于该糊状导电膏的材质，一般为导电金属粉(如金、钯、银、铜、镍等)或含碳导电材料(如碳黑、石墨粉等)与溶剂或矿石油或树酯(Resin)等binder混合成糊状的导电膏(Conductive Paste)再印刷在绝缘片上。如采用金属膏的印刷电极，具有导电阻抗低的优点，但大部分的低价金属膏其若用于工作电极会产生化学干扰作用，而无法使用，如银材料因材质干扰问题而无法适用于血醣浓度测试片的工作电极(但银电极可用于血醣浓度测试的参考电极与对电极)。这样因而有两个选择，其一方向为用贵金属膜如金、白金、钯、铑等，另一为绝大部分用低价的导电碳膜来代替，碳与贵金属两者皆无因材质所引起的化学干扰问题，但贵金属成本太贵，而碳导电膜会因阻抗高所引起的传导电压降会造成测量信号的误差，各为其缺点。
还有些网版印刷电极为改善前述的两个各自缺点，其先印上一层低价金属膏(如银胶)导电膜于一平板塑胶片上以获得低传导阻抗，接着在该金属粉导电膜上再印上一层导电碳膜覆盖以获得无化学干扰，而具有双重效果(如美国第6,458,258号专利的Example1所述制程)。但于实际的制程中，碳膜覆盖于该金属导电膜上，碳膜层常会有少许成品仍留有一部分的气孔未完全覆盖住金属导电膜，此气孔会造成该金属膏与待测流体直接接触而产生化学干扰。部份为解决此如上述的网版抛弃式印刷电极的弊病，而衍生其他不同抛弃式电极的结构，如美国专利第5,437,999号，即以一种物理沉积法于绝缘基材上制作一贵金属薄膜，再将之黏贴在一软或硬的基材上而成为一适合化学作用的工作电极，此法效果很好但材料成本与制程成本皆很高。
至于台湾专利第496,110号，其用一印刷电路板制作方式来制作一铜箔(加上镀镍)电极，再于该铜箔电极上镀上一层金或白金的惰性金属。此种以一电镀贵金属为材质的抛弃式电极虽有其优点也降低了一部份成本，但是成本仍高。且该印刷电路板上镀金的生产方式，仍有生产时镀层不均而造成金属膜上有残留气孔，仍有一部分比率的不良成品会因残留气孔使铜膜产生电化学干扰的实务困扰，虽其可将镀金的厚度增加以盖住全部残留气孔，但镀金太厚所造成的成本增加与使用纯贵金属导电膜的成本已几乎相同了。
(3)发明内容
因此，本发明的目的是提供一种电化学式传感器及其制造方法，以低成本的方式解决电化学式传感器测量时的电化学干扰的问题又可降低电极的电阻值，并能大幅提升测试电极的电极面积的精确度，使电化学式传感器测量信号的再现性准确度(Reproducibility)能大幅提升。
本发明的制造方法是包含：提供一射出成型装置，提供一绝缘基材，其具有一第一凹槽及一第一贯孔，将该绝缘基材送入该射出成型装置内，注入一塑胶导电的成型材料至该射出成型装置内，以于该第一凹槽内形成一第一导电条，而该第一导电条具有一第一输出端及相对一第二电极端，且以该第二电极端为一第一测试电极，该第一测试电极即于该第一贯孔中形成，以及提供一化学试剂(Reagent)，其设置于该第一测试电极上，用以检测一流体样本，该化学试剂即与该流体样本的一成分反应，进而产生一测量信号，并经该第一测试电极以输出该测量信号。
较佳者，该方法的第一测试电极输出该测量信号至一计量器，且该塑胶导电材料是由一含碳导电材料或一金属粉或两种以上导电材料的混合与一树酯基材所合成的导电复合材料，该树脂基材为一热成形的塑胶树酯(PlasticResin)。
较佳者，该方法的塑胶导电材料的该含碳导电材料为一碳黑(CarbonBlack)、石墨粉(Graphite Powder)、碳纤维(Carbon Fiber)或奈米碳管(CarbonNanotube)，该金属粉为一钯、铑、金等，且该导电碳材具有该塑胶基材的一3～60％的重量比，该金属粉具有该塑胶基材的一0.1～5％的重量比。
当然，该方法的塑胶导电材料的该树脂基材是可以为一环氧树酯(epoxy)，其与该导电碳材或该金属粉搅拌呈一液态而注入该绝缘基材的该第一凹槽及该第一贯孔，该第一导电条即与该绝缘基材形成一紧密配接。
本发明亦包括一种电化学式传感器的结构，是用于检测一流体样本，其包含一绝缘基材，其具有一第一凹槽及一第一贯孔，一第一导电条，是与该绝缘基材相连接，以将该第一导电条设置于该第一凹槽内，而该第一导电条具有一第一输出端及相对一第二电极端，且以该第二电极端为一第一测试电极，该第一测试电极即设置于该第一贯孔中，以及一化学试剂，其设置于该第一测试电极上，用以检测该流体样本的一成份，进而产生一测量信号，并经该第一测试电极以输出该测量信号。
当然，该结构还可以包含一绝缘层，用以使该第一导电条获得一绝缘效果，且该第一测试电极是为该第一导电条的一引出点。
较佳者，该结构的第一测试电极是为一工作电极，且该结构还具有一第二导电条，而该绝缘基材即设有一第二凹槽及一第二贯孔，以分别设置该第二导电条及该第二导电条的一第二测试电极。该第二测试电极可为一对电极(Counter Electrode)。
较佳者，该结构的还具有一第三导电条，而该绝缘基材即设有一第三凹槽及一第三贯孔，以分别设置该第三导电条及该第三导电条的一第三测试电极，该第三测试电极可为一参考电极(Reference Electrode)。
较佳者，该绝缘基材具有一流入凹处，以供该流体样本的流入，而该绝缘基材具有一流体入口，该流体入口、该流入凹处及该第一贯孔为一体成型。
当然，该结构还可以包括一覆盖层，而该绝缘基材的该流入凹处是具有一置放凹处，以供该化学试剂的完整置放，且该覆盖层与该流入凹处形成一测量区域。
当然，该结构的覆盖层可以为一塑胶片，该测量区域的一测量底面是与该第一测试电极的一电极顶面形成一高度差，且电极顶面与该置放凹处形成一合成底面，以供该化学试剂的涂布。
较佳者，该结构的化学试剂是以一定量型式注入该置放凹处，而于该合成底面上形成该化学试剂的一均匀厚度。
较佳者，该结构的置放凹处具有一凹处厚度，且该凹处厚度即为该化学试剂的该均匀厚度。
当然，该结构的覆盖层可以具有一印刷导电金属膜(Conductive MetalFilm)，并以该导电膜作为其一测试电极。
当然，该结构的覆盖层是可以为一织布或塑胶网片材质，以呈现一网孔状窗口，且具有一60～300网目数。
较佳者，该结构的测量区域侧壁与覆盖层内侧是经过一亲水性的覆被处理(Hydrophilic Coating)，以利流体被测量区域侧壁完全吸附而不会因空气泡造成测量死角。
较佳者，该结构的测试电极需经过电极的前置处理，如以溶液抛光、以粉体抛光、以纯水或去离子水超声波洗净等各种程序，以确定电极表面干净无吸附其他杂物。
较佳者，该结构的测试电极经过电极的前置处理后再以不同方法与程序，将该测试电极修饰(Modify)成不同特定用途的修饰电极(Modified Electrode)。
较佳者，将经过电极前置处理后的该结构的第三测试电极以网版印刷方式或电解镀上涂布一氯化银(AgCl)层，经此电极修饰(Modified Electrode)处理后以形成一氯化银参考电极。
较佳者，该结构的第一测试电极经电极前置处理及电极修饰(ModifiedElectrode)处理涂布有一层化学试剂(Reagent Matrix)，以形成一工作电极。当然，该结构的化学试剂是可以与该流体样本的该成分产生一电化学反应，并转化该测量信号为一电性参数的测量值，且该电性参数的测量值相关于该成分的一物质浓度。
当然，该结构的化学试剂是可以包含酶(Enzyme)，酸碱值缓冲剂(PHBuffer)、界面活性剂(Surfactant，Surface Active Agent)、氧化还原反应电子媒介物(Redox Mediator)、亲水性的高分子聚合物(Hydrophilic PloymerCompound)等组成复合物。其可以将各化学原料以不同比率分次(或一次)混合及分次(或一次)将其固化(immobilized、coated)在工作电极上。
当然，该结构的化学试剂中的酶可以具有一葡萄糖氧化酶(GlucoseOxidase)，以为测试人体的全血(Whole Blood)，该流体分析物为人血中的血醣浓度。
当然，该结构的化学试剂中的酶可以具有一尿素氧化酶，以为测试人体的全血，该流体分析物为人血中的尿酸浓度。
当然，该结构的化学试剂是中的酶可以具有一胆固醇氧化酶，以为测试人体的全血，该流体分析物为人血中的胆固醇浓度。
当然，该结构的绝缘基材可以具有一第一入口侧及相对一第二气孔侧，是分别作为该流体入口及形成一气孔开口，且该气孔开口以利于该流体样本作一毛细管流动。
较佳者，该结构的绝缘基材是具有一抵顶凸块，以抵顶该覆盖层，并利用该抵顶凸块来隔离该流体样本与该覆盖层的一黏胶。
当然，该结构的绝缘层是可以为一绝缘塑胶片或印刷绝缘胶，其设置于该绝缘基材的一底面，且该第一凹槽亦位于该底面上，而该绝缘基材更具有第一印刷导电金属膜，位于该绝缘基材的一顶面，以为一第二测试电极。
当然，该结构的该绝缘基材还具有第二印刷导电金属膜，与该第一印刷导电金属膜同时印刷于该绝缘基材的一顶面，以为一第三测试电极。并于此电极上设有一氯化银层以修饰该第三电极为一氯化银参考电极。
当然，该结构的第一贯孔及该第一测试电极可以各具有一贯孔截面积及一电极截面积，该贯孔截面积即同于该电极截面积，且该第一贯孔是位于该绝缘基材的一底面。
较佳者，该结构的绝缘基材是采用一聚氯乙烯PVC(polyvinyl chloride)、聚丙烯PP(Polypropylene)、聚碳酸酯PC(Polycarbonate)、聚对苯二甲酸亚丁烯基酯PBT(Polybutylene Terephthalate)、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET(Polyethylene Terephthalate)、聚氧化亚苯PPO(Modified Polyphenlene Oxide)或丙烯腈丁二烯苯乙烯树酯ABS(Acrylonitrile Butadiene Stytene)等塑胶树脂。
较佳者，该结构的第一导电条是为一先行成型，而于一绝缘基材成型装置中埋入该第一导电条，以形成该绝缘基材。
当然，该结构的第一导电条与该绝缘基材是可以一双材料射出方式一次成型。
当然，该结构的第一导电条是可以利用一黏胶以接合至该绝缘基材上。
又依照本发明另一方面，一种电化学式传感器的结构，是用于检测一流体样本，其包含一绝缘基材，其具有一第一凹陷空间，一第一导电装置，容设于该第一凹陷空间，该第一导电装置具一第一输出端及相对一第二电极端，且以该第二电极端为一第一测试电极，以及一化学试剂，其设置于该第一测试电极上，用以检测该流体样本的一成份，进而产生一测量信号，并经该第一测试电极以输出该测量信号。
较佳者，该结构的第一导电装置是为一第一导电条，且该第一凹陷空间包括有一第一凹槽及一第一贯孔，并于该第一凹槽内设置该第一导电条，该第一测试电极即设置于该第一贯孔中。
较佳者，该结构的该第一导电装置是为一第一导电垫块(Pad)，导电垫块(Pad)的第一面，具有测试电极的工作面积，且该绝缘基材上的第一凹陷空间为一第一贯孔，该结构还具有一金属导电膜(Conductive Metal Film)以为该电极的导引电线(Lead)，其被印刷于一绝缘基材上，该印刷导电金属膜的一侧并覆盖连接至该第一导电垫块的第二面相衔接(电极工作面积的背面)，金属导电膜的另一侧以为该测量信号的第一输出端。此用传统印刷方法以低价金属导电膜(如银胶印刷导电膜)方法来代替Lead段，以降低电极的Lead段的阻抗，此金属导电膜已远离电极工作面积不会与待测流体接触而无化学干扰问题，且其与电极工作面积无直接相接，故其虽有印刷成形的尺寸不稳定，但其却完全不会影响塑胶射出导电电极工作面积尺寸大小的稳定性。
本发明若以含碳塑胶导电材料射出成形该导电条的电极的总阻抗，虽比用碳膜印刷所成形的电极的电极阻抗低了数十倍，但其仍比用金属膏的印刷导电膜(如银胶)的导电阻抗高。因银胶有化学干扰问题不适合于工作电极使用，所以用本发明以含碳塑胶导电材料射出成形的工作电极能获得无化学干扰、稳定的工作电极尺寸与低的电极电阻(相对于无化学干扰的碳膜印刷电极)的优点。但由于参考电极(Reference Electrode)与对电极(CounterElectrode)与各电极的引导线(Lead)皆无化学干扰与电极尺寸稳定的需求问题，因而可使用低价的金属膏印刷导电膜(如银胶)以获取更低的导电阻使传感器的测量更稳定。此混合塑胶射出导电条电极与传统印刷金属膏导电膜的整合，可得相辅相成的效果，而其与本专利精神欲以低成本实现无化学干扰的工作电极、低的电极总阻抗及稳定的电极工作面积等目的完全相同。
当然，该结构的第一贯孔更可以具有一扩大凹槽，以置放该第一导电垫块的一扩大底座。
再按照另一种相当的技术层面来看，本发明的一种电化学式传感器的结构，是用于检测一流体样本，其包含一第一导电元件，其具有一第一测试电极，一绝缘基材，是具有一第一凹陷空间，以置放该第一导电元件，一第一印刷导电金属膜，其与该绝缘基材相接，该第一印刷导电金属膜具一第一输出端及相对一第二衔接端，且以该第二衔接端与该第一导电元件相衔接，以及一化学试剂，其设置于该第一测试电极上，用以检测该流体样本的一成份，进而产生一测量信号，并经该第一测试电极以输出该测量信号。
当然，该结构的绝缘基材是可以具有一第二凹陷空间，以置放一第二导电元件，且该结构更具有一第二印刷导电金属膜，其与该第一印刷导电金属膜同时被印刷于该绝缘基材上，用以衔接该第二导电元件。
较佳者，该结构第一凹陷空间还与一侧部凹槽相连以形成一＂U＂形凹槽，以容纳一＂U＂形导电元件，且该结构还包括一绝缘层，是用以覆盖该第一印刷导电金属膜，该绝缘层并具有一流入凹处，以供该流体样本的流入，且该绝缘层具有一概略呈＂ㄈ＂形开口，以形成一测量空间。
较佳者，该结构的还包括有一第三印刷导电金属膜，是与该第一印刷导电金属膜同时被印刷于该绝缘基材上。
如从另一种对等的技术层面来看，本发明的一种电化学式传感器的结构，用于检测一流体样本，其包含：一导电片，其具有一第一输出端及一第二电极端，且以该第二电极端为一第一测试电极；一绝缘基材，是与该导电片相接，且具有一电极贯孔，以置放该第一测试电极；以及一化学试剂，其设置于该第一测试电极上，用以检测该流体样本的一成份，进而产生一测量信号，并经该第一测试电极以输出该测量信号。
当然，该结构的第一测试电极是可以位于该导电片的一凸出部位上，以置入该绝缘基材的该电极贯孔。
当然，该结构还可以包括一修饰电极，设置于一第二印刷导电金属膜上，而成为一参考电极。
本发明经由上述构想的解说，即能观察到所运用的电化学式传感器的制造方法及其结构，确实能置放一绝缘基材到射出成型装置内，具有形成第一导电条(Conductive Strip)于该绝缘基材的一第一凹槽内的特色。
为了易于说明，本发明得藉由下述的较佳实施例及图示而得到一更加了解。
(4)附图说明
图1是先前技术的电化学检测装置的立体示意图；
图2是另一先前技术的抛弃式印刷电极的平面示意图；
图3是图2的抛弃式印刷电极的立体分解示意图；
图4是本发明的电化学式传感器单电极的制造方法及其结构的较佳实施例的立体爆开示意图；
图5是图4的传感器单电极的反面立体爆开示意图；
图6是图4的传感器单电极与一化学试剂结合前的立体示意图；
图7是利用图4的传感器的电化学检测装置的立体示意图；
图8(a)~(b)是本发明的又一较佳实施例的二极式电化学传感器的立体正面组合及爆开示意图；
图9(a)是图8(b)的传感器的正面局部分解的立体示意图；图9(b)是图8(b)传感器的电极的导电截面机与导体厚度的立体示意图；
图10是本发明的又一较佳实施例的三极式电化学传感器的立体正面爆开示意图；
图11(a)~(c)是本发明的再一较佳实施例的四极式电化学传感器的立体正面、立体反面及正面爆开示意图；
图12(a)是本发明的又一较佳实施例的三极式电化学传感器的立体正面爆开示意图；
图12(b)是图12(a)的电化学传感器被置于一承装容器内的立体剖面示意图；
图13(a)是本发明的再一较佳实施例的三极式电化学传感器的立体正面爆开示意图；
图13(b)是图13(a)的正面组立示意图。
图14(a)是本发明的又一较佳实施例的两极式电化学传感器的立体正面爆开示意图。
图14(b)是本发明的又一较佳实施例的三极式电化学传感器的立体正面爆开示意图。
图15是一本发明的电化学传感器试片插入至一习知电化学计量器的的立体组合示意图。
图16是本发明的又一较佳实施例的单极式电化学传感器的立体反面爆开示意图。
图17是图16的电化学传感器的立体正面爆开示意图；
图18是本发明的再一较佳实施例的二极式电化学传感器的立体反面爆开示意图；以及
图19(a)~(d)是本发明的再一较佳实施例的三极式电化学传感器的立体反面组合、正面组合、正面局部分解及反面爆开的示意图；
图20(a)，(b)是本发明的又一较佳实施例的三极式电化学传感器的立体正面爆开及组合示意图；以及
图20(c)是本发明的再一较佳实施例的三极式电化学传感器的立体正面爆开示意图。
(5)具体实施方式
请参阅图4至6，显示出一种电化学式传感器的制造方法，包含：提供一射出成型装置(模具，图中未示出)，提供一绝缘基材40，其具有一第一凹槽50(详见图5)及一第一贯孔41，将绝缘基材40送入该射出成型装置内(模具)，注入一塑胶导电的成型材料至该射出成型装置内，以于第一凹槽50内形成一第一导电条(Conductive Strip)42，而第一导电条42具有一第一输出端43及一导引线lead 45及相对的一第二电极端44，且以第二电极端44为一第一测试电极44，第一测试电极44即于第一贯孔41中形成，以及提供如图6所示的一化学试剂60，其设置于第一测试电极44上，用以检测一流体样本，化学试剂60即与该流体样本的一成分反应，进而产生一测量信号，并经第一测试电极44以输出该测量信号。
该方法的第一测试电极44输出该测量信号至一计量器，且该塑胶导电材料是由一导电碳材或一金属粉与一树酯基材所合成，该树脂基材为一热成形的塑胶树酯(plastic resin)。而该塑胶导电材料的该导电碳材可以为一碳黑(Carbon Black)、石墨(Graphite Powder)、碳纤维(Carbon Fiber)或奈米碳管(Carbon Nanotube)，至于该金属粉则可以为钯、铑、白金、金等。且使用该导电碳材时，可具有该塑胶基材的一3~60％的重量比。使用该金属粉时，则可具有该塑胶基材的一0.1~5％的重量比，并可导电碳与金属粉任何两种以上混合使用。该塑胶导电材料的该树脂基材可以为一环氧树酯(epoxy)，其与该导电碳材或该金属粉搅拌呈一液态而注入绝缘基材40的第一凹槽50及第一贯孔41，第一导电条42即与绝缘基材40形成一紧密配接。
本发明的一种电化学式传感器，用于检测一流体样本，其包含一绝缘基材40，其具有一第一凹槽50及一第一贯孔41，一第一导电条42，是与绝缘基材40相连接，以将第一导电条42设置于第一凹槽50内，而第一导电条42具有一第一输出端43及一导引线lead45及相对一第二电极端44，且以第二电极端44为一第一测试电极44，第一测试电极44即设置于第一贯孔41中，以及一化学试剂60，其设置于第一测试电极44上，用以检测该流体样本的一成份，进而产生一测量信号，并经第一测试电极44以输出该测量信号。
请参阅图8(b)，本发明的结构还可以包含一绝缘层80，用以使第一导电条81获得绝缘效果，且第一测试电极82是为第一导电条81的一电极引出点82。该结构的第一测试电极82是为一工作电极82，且还具有一第二导电条83，而绝缘基材84即设有一第二凹槽85及一第二贯孔86，以分别设置第二导电条83及第二导电条83的一第二测试电极87。第二测试电极87为一对电极87。
请参阅图8(b)，该绝缘基材84具有一流入凹处88，以供该流体样本的流入，而绝缘基材84具有一流体入口89，流体入口89、流入凹处88、第一贯孔891及第二贯孔86为一体成型。该结构还可以包括一覆盖层892，而绝缘基材84的流入凹处88具有一置放凹处894，以供化学试剂895的完整置放，且覆盖层892与流入凹处88形成一测量区域893。覆盖层892可以为一透明或半透明塑胶片，该测量区域的一测量底面90(详见图9(a))是与第一测试电极82的一电极顶面91形成一高度差Δ，且电极顶面91与置放凹处894形成一合成底面92，以供化学试剂895的涂布。化学试剂895是调成液态后以一定量型式注入置放凹处894，而于合成底面92上形成化学试剂895的一均匀厚度Δ。
请参阅图8(b)，图中显示出一覆盖层892上有一透明窗口896(或半透明窗口亦可)，以利一使用者观察该流体样本，而透明窗口896印有一方向记号898，以提醒该使用者，绝缘基材84具有二抵顶凸块897，以抵顶覆盖层892，并利用抵顶凸块897来隔离该流体样本与覆盖层892的一黏胶。
请参阅图9(a)，该绝缘基材可以具有一第一入口侧93及相对的一第二气孔侧94，是分别作为流体入口89及形成一气孔开口94，且气孔开口94以利于该流体样本作一毛细管流动。
请参阅图10，其结构的还具有一第三导电条100，而绝缘基材101设有一第三凹槽102及一第三贯孔103，以分别设置第三导电条100及第三导电条100的一第三测试电极104，第三测试电极104即为一参考电极(ReferenceElectrode)。
请参阅图10，该结构的覆盖层107是可以为一织布或塑胶网片材质，以呈现一网孔状窗口109，且具有60~300网目数。而在一测量凹面108与该覆盖层的底面1091是经过亲水性的覆被处理(hydrophilic coating)。
请参阅图6、图7、图8(b)、图10、图11、图12(a)及图13，该结构的第一测试电极(工作电极)或第二测试电极(对电极)或第三测试电极(参考电极)可经过电极的前置处理，如以溶液抛光、以粉体抛光、以纯水或去离子水超声波洗净等各种程序，以确定电极表面干净无吸附其他杂物。
请参阅图6、图7、图8(a)、图8(b)及图10、图11、图12(a)及图13，该结构的第一测试电极(工作电极)或第三测试电极(参考电极)经过电极的前置处理后，再以不同方法与程序，将该测试电极修饰(Modify)成不同特定用途的修饰电极(Modified Electrode)。如将经过电极前置处理后的第三测试电极以网版印刷方式或电解镀上涂布一氯化银(AgCl)层，如图10的105、图12(a)和图12(b)的126、图13的138及图7中可见第三测试电极71是设置有一银/氯化银层72，经此电极修饰(Modified Electrode)处理后以形成一氯化银参考电极，而标号为73的为一对电极。
而该结构的第一测试电极经电极前置处理及电极修饰(ModifiedElectrode)处理涂布有一层化学试剂(Reagent Matrix)，以形成一工作电极，如在图7的工作电极44，图8(b)的化学试剂895、图10的化学试剂106及图12(a)和图12(b)的124等。该化学试剂是可以与该流体样本的该成分产生一电化学反应，并转化该测量信号为一电性参数的测量值，且该电性参数的测量值相关于该成分的一物质浓度。该修饰工作电极的化学试剂可以包含酶(Enzyme如Glucose Oxidase、Uricase等酶催化剂)，酸碱值缓冲剂(PHBuffer如Citrate buffer)、界面活性剂(Surfactant，Surface Active Agent如3M的FC-170C)、氧化还原反应电子媒介物(Redox Mediator如Ferricyanide)、亲水性的高分子聚合物(Hydrophilic Ploymer Compound，如Polyethylene Oxide或Carboxymethyl Cellulose等的混合)等组成复合物。其可以将各化学原料以不同比率分次(或一次)混合及分次(或一次)将其固化(immobilized、coated)在工作电极上。
该结构的化学试剂中的酶可以具有一葡萄糖氧化酶(Glucose Oxidase)，以为测试人体的全血(Whole Blood)，该流体分析物为人血中的血醣(Glucose)浓度。
该结构的化学试剂中的酶可以具有一尿素氧化酶(Uricase)，以为测试人体的全血，该流体分析物为人血中的尿酸(Uric Acid)浓度。
该结构的化学试剂是中的酶可以具有一胆固醇氧化酶(CholesterolEsterase and Cholesterol Oxidase)，以为测试人体的全血，该流体分析物为人血中的胆固醇(Cholesterol)浓度。
请参阅图11，覆盖层110是可以经由印刷而具有一印刷导电金属膜111，导电金属膜111可印刷成两隔离导电膜以为一参考电极112与一对电极114，并与绝缘基材110相接，一气孔118则与一流量检测电极115共同位于第二贯孔117内，此对流气孔118、流入凹处1193与流体入口1192形成流体的毛细对流通道。1121、1131、1141、1151为各测试电极的输出端，另一″ㄈ″型开口1191以为印刷导电金属膜电极输出端1121、1141的位置。该第四电极115为一流体的流量检测电极，当流体由流体入口1192经流入凹处1193、工作电极113最后流入至第四电极115始完成充填，若流体未到达第四电极115，则计量器(参阅图15的计量器150)可检知第四电极115未与其他电极经流体相通而得知流体未填满。
请参阅图12(a)，该结构的绝缘基材120的背面还印刷上一层绝缘胶层121，以对导电条除电极面积及电极输出端以外的部分形成一绝缘保护作用，以利整个传感器可直接浸入待测溶液中。图12(b)可见在一承装容器127内的工作电极123上的化学药剂124，参考电极125上的氯化银修饰电极126，而对电极在122的位置，整个传感器可直接浸入待测溶液中。该化学试剂可以与该流体样本的该成分产生一电化学反应，并转化该测量信号为一电性参数的测量值，且该电性参数的测量值相关于该成分的一物质浓度。
请参阅图13(a)，示出一三极式电极的另一实施例，所示的133为一网状窗口，其被置于一网状窗口置放凹处132内，该置放凹处同时具有一工作电极134、一对电极135、一参考电极131、一化学试剂137、一氯化银层138等，还有一覆盖层136置于网状窗口上方，以将该置放凹处围成一测量区域。由图13(b)知该覆盖层136具有一开口以为一流体入口，该流体可由网状窗口直接滴入，该网状窗口133与该置放凹处132是经一亲水性的覆被处理(hydrophilic coating)，以利流体容易完全充满整个测量区域。
图4的绝缘基材40是采用一聚氯乙烯PVC(polyvinyl chloride)、聚丙烯PP(Polypropylene)、聚碳酸酯PC(Polycarbonate)、聚对苯二甲酸亚丁烯基酯PBT(Polybutylene Terephthalate)、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET(Polyethylene Terephthalate)、聚氧化亚苯PPO(Modified PolyphenleneOxide)或丙烯腈丁二烯苯乙烯树酯ABS(Acrylonitrile Butadiene Stytene)等塑胶树脂。
第一导电条42是为一先行成型，而于一绝缘基材成型装置中埋入第一导电条42，以形成绝缘基材40。
本发明的第一导电条42与绝缘基材40是可以一双材料射出方式一次成型。第一导电条42是可以改为利用一黏胶以接合至绝缘基材40上。
又依照另一种可实施的技术方案来看，本发明的一种电化学式传感器的结构，用于检测一流体样本，其包含一绝缘基材40，其具有一第一凹陷空间(如第一凹槽50及一第一贯孔41)，一第一导电装置(如第一导电条42)，容设于第一凹陷空间50，第一导电装置42具有一第一输出端43及相对的一第二电极端44，且以第二电极端44为一第一测试电极44，以及一化学试剂60，其设置于第一测试电极44上，用以检测该流体样本的一成份，进而产生一测量信号，并经第一测试电极44以输出该测量信号。
如图4所示，该第一导电装置是为一第一导电条42，且该第一凹陷空间包括有一第一凹槽50及一第一贯孔41，并于第一凹槽50内设置第一导电条42，第一测试电极44即设置于第一贯孔41中。请参阅图16及图17，该第一导电装置是可以改为一第一导电垫块(Pad)160，且该第一凹陷空间为一第一贯孔161，该第一导电垫块160的第一面为电极工作面积177，该结构还具有以金属膏印刷的一第一印刷导电金属膜162被印刷于一绝缘基材的第二面上，其与一第一电极输出端164相衔接以接收该测量信号。第一贯孔161还可以具有一扩大凹槽165，以置放第一导电垫块160的一扩大底座176。本实施例的该印刷导电金属膜162虽为第一测试电极(工作电极)的输出端，但其与工作电极的有效工作面积177无直接相连，故此金属膏印刷导电膜没与待测流体相接触而无化学干扰的顾虑，其印刷尺寸的任何不稳定也不会影响工作电极面积177，故于检测信号测量的稳定性上皆无不良影响，且其可降低该第一导电条42(请参考图4)的该导引线lead45的电阻值而改善测量稳定。图9(b)的第一测试电极951以塑胶含碳导电复合材料射出成型，其由电极面积951至电极输出端953的总电阻可降至300Ω以下，其比碳膜印刷电极的电阻值已降低数十倍，但其仍比低价金属膏印刷导电膜高数倍(如银胶阻抗可低于10Ω)。本发明图16的实施例具有本发明以低价塑胶含碳导电复合材射出成型一无化学干扰、低电极阻抗及面积尺寸稳定的工作电极最佳特性(相对于同样无化学干扰的碳膜印刷电极)，但于工作电极以外的其他电极与各电极的导引线Lead均可用低价金属膏印刷导电膜来实现，以使各自优点得以发挥。请参照图14(a)为一两电极式的塑胶射出导电电极与金属膏印刷电极的复合实施例，第一导电条(Conductive Strip)143以塑胶导电材料成型，电极工作面积147于第一贯孔146中成型可获得一低于0.6％误差以内的稳定电极面积，而对电极(Counter Electrode)145其无化学干扰与电极面积尺寸稳定的需求故可以金属膏印刷一第一印刷导电金属膜145于绝缘基材141上，以得到更低的电极阻抗而提高电化学传感器的测量准确性。图14(b)为另一个三电极式的复合实施例，一第二印刷导电金属膜149电极与第一印刷导电金属膜同时被印刷于绝缘基材上以形成一参考电极，一氯化银修饰层148用以将149修饰为一氯化银参考电极。本发明实施例图18、图19、图20皆是一塑胶射出导电电极与一印刷导电金属膜电极的复合实施例精神的再延伸。
再按照另一种相当的技术层面来看，请参阅图18，本发明的一种电化学式传感器，用于检测一流体样本，其包含：一第一导电元件180，其具有一第一测试电极181；一绝缘基材182，具有一第一凹陷空间183，以置放第一导电元件180；一第一印刷导电金属膜184，其与绝缘基材182相接，第一印刷导电金属膜184具一第一输出端185及相对的一第二衔接端186，且以第二衔接端186与第一导电元件180相衔接；以及一化学试剂187，其设置于第一测试电极181上，用以检测该流体样本的一成份，进而产生一测量信号，并经第一测试电极181以输出该测量信号。
绝缘基材182可以具有一第二凹陷空间188，以置放一第二导电元件189，且该结构还具有一第二印刷导电金属膜1891，其与第一印刷导电金属膜184同时被印刷于绝缘基材182上，用以衔接第二导电元件。又图18的第一凹陷空间183是可以改成如图19(D)所示的型式的第一凹陷空间190，该第一凹陷空间190还与一侧部凹槽191相连，一第一″U″型导电元件1901同时置放于该第一凹陷空间190与该侧部凹槽191中并形成紧配，该第一″U″型导电元件的第一侧1903置于第一凹陷空间190内形成一第一测试电极1903，一第一印刷导电金属膜193印刷于绝缘基材199上，使第一衔接端193与该第一″U″型导电元件1901的第二侧的一导电元件衔接面1904相衔接，以输出该第一测试电极1903的测量信号。且还包括一绝缘层192，用以覆盖第一印刷导电金属膜193与该导电元件衔接面1904，此U″型导电元件的设计以利该第一印刷导电金属膜193能与一第二及一第三印刷导电金属膜19、198同时印刷于绝缘基材上电极的同一面。绝缘层192并具有一流入凹处194，以供该流体样本的流入，且绝缘层192具有一呈″ㄈ″形开口195，以形成一测量空间196(详见图19(a))。该结构还包括有一第二及一第三印刷导电金属膜197、198，是与第一印刷导电金属膜193同时被印刷于绝缘基材199上，从图19(b)可以见到一覆盖层1991位于绝缘层192之上，19(c)显示出一修饰电极1992位于第二印刷导电金属膜197上方。
如从另一种对等的技术层面来看，请参阅图20(a)，本发明的一种电化学式传感器，用于检测一流体样本，其包含：一塑胶射出导电片200，其具有一第一输出端201及一第二电极端202，且以第二电极端202为一第一测试电极202；一绝缘基材203，是与导电片200相接，且具有一电极贯孔204，以置放第一测试电极202；以及一化学试剂205，其设置于第一测试电极202上，用以检测该流体样本的一成份，进而产生一测量信号，并经第一测试电极202以输出该测量信号。
该结构的第一测试电极202可以位于导电片200的一凸出部位202上，以置入绝缘基材203的电极贯孔204。该结构还可以包括一修饰电极206，设置于一第二印刷导电金属膜207上，而成为一参考电极206，由图20(b)即可以看出一覆盖层209位于二绝缘层208的上方。
如从另一种对等的技术层面来看，请参阅图20(C)，本发明的一种电化学式传感器，用于检测一流体样本，其包含：以一塑胶导电复合材料成型的一平坦导电基材2001，其具有一第一输出端2011及一第二电极端2021，且以第二电极端2021为一第一测试电极2021；一第一绝缘层2031，是与该平坦导电基材2001相接，且该第一绝缘层2031具有一电极贯孔2041以形成第一测试电极2021的一凹陷电极面积2041，并以该电极贯孔形成一置放凹处2041以为一化学试剂2051的置放处，该化学试剂用以检测该流体样本的一成份，进而产生一测量信号，并经第一测试电极2021传至该第一输出端2011以输出该测量信号。当然，此时的结构还可以包括一氯化银层2061，设置于一第二印刷导电金属膜2071上，而成为一氯化银参考电极。
本图20的发明实施例以导电片(Conductive Sheet)代替前实施例导电条(Conductive Strip)的主要目的为获得有利于双料塑胶射出时的制造方法，于塑胶射出过程中需将塑胶料注入塑胶模具的膜穴中并以保压以为塑胶料完全饱满于整个成品，其需将原模穴中原有的空气挤出以为塑胶料容易注入模穴中，前实施例的导电条被绝缘基材三面包住，只剩一面又需留为塑胶射出的入料口，这样于射出成形中空气被包住不易挤出而造成射出成品的塑胶料不饱满而造成成品缺料而不良，本实施例的导电片与绝缘基材皆可四面与模具钢材接触，钢膜侧壁可易于制造一钢膜出气孔以将空气引出模穴。
请参照图15，其为一习知手提式电化学计量器150，用于插入本发明的一的电化学传感器试片841(如本发明实施例的图8、图10、图11、图13及图18至图20、)至该剂量器的一卡槽153内，待测流体由流体入口89引入至传感器内后经一测量时间，该计量器会显示待测流体分析物的生化成分数值。
综合上述结构说明后，特再补充如下实务数据说明，可得更明了本发明的优点。如图9(b)所示为本发明塑胶射出成型电极的传导阻抗的影响因素即导体宽度(W)及导体厚度(t)的示意图，本发明所完成的导电条(ConductiveStrip)的传导截面积A的导体厚度t1可由0.2-3mm依需要任意设计，其与传统印刷电极的导体膜(Conductive Film)厚度仅为数μm至数十μm(如图2的抛弃式印刷电极20的印刷厚度)，两者厚度厚度相差数百倍，若以相同导体长度与宽度及同样使用含碳材低价材质(无化学干扰)相较，本发明可使导体阻抗大大的降低。由阻抗公式：
导电阻抗R＝ρ.L/A＝ρ.L/ (W.t)
其中ρ：电阻是数 L：导体长度 A：导体截面积
A＝导体宽度(W).导体厚度(t)
当然网版印刷方式可选择网版的厚度或网目数来增加导电膜的厚度以降低阻抗，但是当印刷膜厚度增高至一定限度以上，导电膏于印刷时因太厚而容易向外扩散造成电极工作面积的不稳定，工作面积不稳定而影响测量不稳定比传导阻抗高的影响更为严重，故网版印刷式电极的导电膜无法任意增厚。
本发明实施例如图9(b)所示，以Carbon占30％比率的塑胶导电复合材料成形的一厚度t1为0.6mm及宽度W为1.5mm的导电条，其电极阻抗值若以分段测量，其一由电极表面积951至其电极背面952的电阻实际测试值为20-50Ω(以三用表Multimeter测量，因三用表的测试棒与电极的接触面积大小不同而影响测量电阻值由20-50Ω变化)，由电极背面952至输出端953的30mm长度的Lead段的电阻实际测试值为100-220Ω，其总合电组低于300Ω。相对于传统碳基(Carbon Base)的导电碳膜印刷电极的阻抗值由数KΩ至十KΩ是一大改善，此可由参考美国专利第5,985,116号专利的权利要求2的技术内容作相对比较，其以印刷导电碳膜的电极阻抗值不高于10KΩ为其专利要求值，与本发明实施例有数十倍的差异，足见本发明能以低价碳基(CarbonBase)材质获得相当成效的电极的阻抗改善。
如前电化学测量电流公式所述工作电极表面积的尺寸大小与测量输出信号成线性比例关系，故工作电极表面积的尺寸的影响电化学测量的稳定。本发明实施例其电极表面积由贯孔面积决定，塑胶钢模开好后其模具上电极的钢模尺寸是固定的不会变化，为增加生产效益采用多模穴塑胶模具可一次射出多片电极，要将多模穴塑胶模具的尺寸误差控制在0.3％误差以下是塑胶钢模的一般技术，另外塑胶射出有缩水率的变异性，其缩水率的变异性存在于不同射出批次，塑胶缩水率因不同材质而不同，例如PC、ABS、PBT等高尺寸稳定性的材质的塑胶总缩水率小于0.5％，而其变异性只是总缩水率于不同生产批间的差异，如塑胶射出成型后的某一批缩水例为0.45％而另一批为0.38％则其间的差异为0.07％，一般缩水率间的差异不会高于0.3％(固定选用同一塑胶材质)，则以塑胶射出电极的尺寸总误差为塑胶钢模尺寸误差加上塑胶缩水率的差异，则本发明可达到电极工作表面积尺寸误差在0.6％以内。
而传统网版印刷电极方式网版的选用，一般有两种方式，一为软性的丝版，另一为硬的钢版。控制丝版的目数与厚度，或控制钢版的厚度皆可改变导电膜的印刷膜厚度，更而改变印刷时施加于网版的力量也可改变印刷膜厚度。一般多模穴的丝质网版，其网版薄膜的成型尺寸与误差较钢版大，且于印刷中软性丝版的薄胶膜会渐渐剥落而扩孔，导电膜于印刷后干固前会向外扩散，导电膜愈厚扩散愈大，故于印刷小尺寸的电极面积(如血糖检测试片的每一电极面积小于2mm×2mm)时，其印刷误差界于5-10％是正常规格，要控制在5％以下是可能的，但其管控需严格，而检验频繁会造成生产效率的降低而成本增加。虽钢版式的网版尺寸稳定，但因钢版印刷位置为全露空，其印刷导电膏厚度很厚虽能降低电阻，但太厚使导电膏会向外扩散大，电极面积因扩散造成的尺寸误差比丝版更大。除传统网版印刷方式外，也可以厚膜技术(Thick Film)来成型电极面积，其电极尺寸稳定，但厚膜生产的导电膜的厚度很薄使碳膜电极导电电阻很高至十数KΩ。
另外，不论是网版印刷或厚膜技术成型的导电膜电极，其真正的电极有效工作面积不是只由印刷的电极面积的尺寸单独决定，因电极面积与引出电极至输出端的引导线(Lead)需相连，需另印上一层绝缘层以覆盖引导线，引导线未全覆盖而残留下的引导线面积亦全为电极的有效工作面积，如图2与图3为美国专利第5,985,116号的情形，印刷的工作电极面积221需由引导线20引接至输出接点222，真正的工作电极面积无法单独由221面积决定，需再由绝缘层223印刷位置共同决定，因绝缘层的网版尺寸误差、绝缘层与导电层间的印刷错位或绝缘层印刷后胶的扩散等皆会改变电极的真正有效工作电极面积22。
由上叙述得知网版印刷或厚膜技术成型的导电膜电极，决定工作电极真正有效工作面积的因素太多，且各项因素基本误差又大，相对于本发明于工作电极面积的稳定因素既单纯又变异小，两者有很大的差异。因电化学传感器的测量信号大小与电极真正有效工作面积成线性正比关系，足见本发明于工作电极面积的稳定上对电化学传感器的测量再现性的准确度会有很大的贡献。
本发明实施例以低价含碳塑胶导电复合材料射出成形的导电条电极总电阻值小于300Ω，其比同为无化学干扰的碳膜印刷电极的阻抗(数KΩ至十数KΩ)降低了数十倍，但其仍比用低价金属膏(如银胶)的印刷导电金属膜电极(可小于10Ω)的电极阻抗仍大很多。本发明实施例的总电极电阻小于300Ω，其几乎全降在塑胶导电条的引导线段，此可再加一道程序以传统电极印刷方式，在工作电极的背面(如图16的电极工作表面积的背面164)至输出端间印刷一低价金属膏(如银胶)的导电膜，则总阻抗值可降至50Ω以下，且金属膏导电膜在电极工作面积的背面，不会与待测流体接触故无化学干扰。
另工作电极以外的测试电极如参考电极(Reference Electrode)与对电极(Counter Electrode)，其无化学干扰问题(只工作电极才有化学干扰问题)，且其电极面积大小并不会影响传感器的测量电流故不需顾虑印刷电极尺寸的不稳定，所以参考电极、对电极及各电极的导引线可用低价金属膏印刷导电膜来成形以获得比塑胶射出电极更低的阻抗，而只将工作电极以塑胶含碳导电复合材料成形一导电条以求取工作电极的工作面积稳定、无化学干扰与电极电阻值(比传统印刷碳膜电极小数十倍)等优点。此整合以含碳导电复合材料塑胶射出成型一工作电极，而以印刷低价导电金属膜成形其他电极与各电极的导引线，以使各自优点得以发挥亦为本发明实施例的特点。
本发明的制造方法包含提供一射出成型装置(模具)，提供一绝缘基材，注入一塑胶导电的成型材料，以及提供一化学试剂等。藉由本发明所提供的电化学式传感器的制造方法及其结构，即能获致该电化学传感器的一尺寸误差极低的工作电极的表面积，由于工作电极表面积的尺寸与传感器的测量信号值成线性正比关系，故而本发明能大大提高电化学式传感器测量信号的再现性稳定度(Reproducibility)。
又因本发明由塑胶射出的方式成形电极的导电条(Conductive Strip)，其导电条截面积的厚度由0.2-3mm尺寸可依需要而设计，此厚度是传统印刷导电膜(Conductive Film)式电极以印刷技术所不可能达到的，两者厚度相差数十至百倍，因而本发明的电极电阻比印刷式导电碳膜(Carbon Conductive Film)的电极电阻小了数十倍(若因为避免工作电极的化学干扰而同样用低成本的碳材为工作电极的导电材料)，此低电极电阻降低了传感器因测量电流所产生的传递电压降，而改善了测量准确度。
本发明是用塑胶射出方式成形传感器的电极与绝缘基材，于相同的塑胶射出程序可将传感器所需要的其他机构一次成形，如将待测流体入口、流体毛细流动通道凹槽、毛细对流气孔、化学试剂置放凹处等多种结构一次成形，不但可减少元件组装数目以降低成本，更可降低多元件的组装误差。
本发明还结合了塑胶导电射出电极与传统印刷导电金属膜(Metal ConductiveFilm)电极的各自优点，将塑胶导电射出电极的方法用于成形工作电极(WorkingElectrode)以得到稳定的电极面积与无化学干扰，而以传统低价印刷导电金属膜(如银胶)用于成形参考电极(Reference Electrode)、对电极(CounterElectrode)与各电极的导引线等以得到比塑胶射出导电条更低的电阻值，以发挥两者的各自优点。
依本发明制成的电化学式的电极及传感器，可适用于各式的电化学式检测电极、流体生化成分传感器(如污水、农药含量成分检测试片)、生物传感器、各式抛弃式检测试片(如血糖、尿酸检测试片)等方面的应用。
综上所述，本发明确实能以一新颖的方式，藉由置放一绝缘基材到射出成型装置内，以形成第一导电条于该绝缘基材的一第一凹槽内，而能利用该绝缘基材的第一贯孔，以形成该第一导电条的一工作电极。并且所使用的塑胶导电的成型材料的注入该射出成型装置内，以获得该第一导电条与该塑胶基材彼此间的一紧配效果，并极适合工业上的生产。