專利名稱：電化學生物傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及電化學生物傳感器。更具體地說，本發明涉及帶有改進的樣品引入部分的電化學傳感器；該樣品引入部分包含樣品引入通路、排氣通路、和空位，其中的樣品引入通路與排氣通路相連，并且其中的空位形成在連接點。本發明還提供了利用所述的樣品引入部分來確定血樣流動性的方法。
背景技術：
診斷和預防糖尿病需要對血液葡萄糖水平進行周期性檢測。用于檢測血液中葡萄糖水平的傳統分析器是基于比色法或者電化學方法的試片型分析器(strip-type analyzer)。
比色法基于葡萄糖氧化酶比色反應(催化劑葡萄糖氧化酶)(催化劑過氧化物酶)如反應所示，葡萄糖在葡萄糖氧化酶存在的條件下與氧氣反應并且被氧化成葡糖酸和過氧化氫。在過氧化物酶的幫助下，過氧化氫隨后被還原成水，同時氧化發色的氧感受器。此反應導致的顏色變化與血液中的葡萄糖水平成比例。
但是，這種比色法需要精確地操作，這是因為顏色(或者強度)的變化取決于樣品傳送和樣品預處理的等級、樣品的數量、反應時間和顯色時間。另外，血液凝固或者干擾物質(如尿酸、抗壞血酸、和膽紅素)的存在可能會對比色分析產生干擾。
電化學方法可以避免上述的問題，提供高選擇性和靈敏度。例如，即使樣品是混濁的，電化學生物傳感器也可以不需要經過預處理而引入樣品，并使得在短期內準確分析葡萄糖的水平成為可能。
將氧作為電傳遞介質的比色法和電化學方法都被稱為第一代生物傳感器。第二代生物傳感器采用有機金屬化合物(例如含有Fe，Os，Ru的衍生物)、苯錕、苯錕衍生物、有機導電鹽或者電致變色物質(viologen)作為電子傳遞介質。第二代電化學生物傳感器基于如下的反應
(其中，GOx代表葡萄糖氧化酶；GOx-FAD和GOx-FADH2分別代表葡萄糖氧化酶的氧化態和還原態；而且，Mox和Mred分別代表氧化的和還原的電子傳遞介質)。
如反應所示，通過將GOx-FAD還原成GOx-FADH2，葡萄糖被氧化成葡糖酸。被還原的葡萄糖氧化酶將電子傳遞到電子傳遞介質Mox，隨后返回到初始態。在此反應過程中，在電極的表面測量如此產生的氧化還原電流。
所述的電化學生物傳感器試片包括a)至少一種基材，此基材上印有電極系統(工作電極、輔助電極和/或參比電極)，b)固定在電極系統上的氧化酶和電子傳遞介質，和c)樣品引入部分。可以將該電化學生物傳感器試片分成4種類型(1)平坦型生物傳感器，其中的工作電極和輔助電極(或者參比電極)被印在相同的底部基材上；(2)反向型生物傳感器，其中的工作電極和輔助電極彼此相對；和(3)差別平坦型生物傳感器；和(4)差別反向型生物傳感器。
大多數可通過商業途徑獲得的生物傳感器具有可以被分類成i型或者水平線型的樣品引入部分。
i型樣品引入部分包含底部基材、帶有U形截出部分的薄膜隔離物(典型地，100-500μm)、和帶有用于排出氣體的排氣孔的蓋板。排氣孔也可以形成在底板上。這種類型的生物傳感器通過i型毛細管使液體樣品被快速引入，但是其不足之處是無法精確控制被引入的樣品量，這是因為U形通道在排氣孔周圍常常被填充得過滿或者不滿；樣品通道的填充主要依賴于血液的流動性，血液流動性很大程度上隨血細胞比容水平而變化。i型的另一個缺點是對所述試片的操作不當很容易污染使用者，血液會從排氣孔被擠出來而污染使用者。
水平線型樣品引入部分是通過隔離物形成的，對這些隔離物進行排列，以形成穿過底部和蓋面基材之間試片的窄液流通道；通過形成在一個側面的入口來引入樣品，而通過形成在另一側面的出口排出空間中的空氣。這種類型的生物傳感器也存在不足之處樣品必須從側面引入，這樣常常迫使使用者將所述的試片放置在采樣區以上的使用不便的位置。
因此，本發明的第一方面提供了裝備有樣品引入部分的電化學生物傳感器，其能夠在所述試片的尖端以準確數量快速引入血樣以用于電化學測定。
人類的血液含有固體顆粒(血細胞比容)例如紅細胞、白細胞、和其它蛋白質，可以將它們從血漿中分離出來。這些顆粒改變血液的流動性和導電性。已經注意到樣品是以不同的速度被引入生物傳感器試片的毛細管通道的，樣品充填時間是血細胞比容水平的函數。
因此，在本發明的第二方面提供了裝備有流動性測定電極的電化學生物傳感器，所述電極測量毛細管中的樣品填補時間，本發明的第二方面還提供了一種相對于那些在特定血細胞比容水平的數值來校正數值的方法。
發明概述本發明的一個目的是提供一種帶有樣品引入部分的電化學生物傳感器，其能夠在不需要對血樣進行任何預處理的情況下，快速且準確地引入生理學樣品。
本發明的另一個目的是提供一種裝備有樣品流動性測定電極的電化學生物傳感器，其中流動性改變組分的影響被有效地得到校正。流動性測定電極還識別異常樣品例如具有異常粘度(與正常人血相比較太低或者太高)的血樣或者含有氣泡的血樣(US5,284,658)。
通過提供包含樣品引入通路、排氣通路、和空位的樣品引入部分，可以實現本發明的這些和其它目的，其中的樣品引入通路與排氣通路相連，并且所述的的空位形成在連接點，而且其中所述的空位還可以被用來放置流動性測定電極。
參照附圖，可以最好的理解本發明優選實施方案的應用，在附圖中，使用同樣的參考數字來表示同樣或者相應的部分，其中
圖1是一幅部件分解透視圖，其圖解了帶有本發明的樣品引入部分的電化學生物傳感器；圖2是一幅部件分解透視圖，其顯示了依照本發明第一實施方案的平坦型生物傳感器；圖3是一幅部件分解透視圖，其顯示了依照本發明第二實施方案的反向型生物傳感器；圖4是一幅部件分解透視圖，其顯示了依照本發明第三實施方案的差別平坦型生物傳感器；圖5是一幅部件分解透視圖，其顯示了依照本發明第四實施方案的差別反向型生物傳感器；圖6是一幅部件分解透視圖，其圖解了帶有本發明的樣品引入部分和流動性測定電極的電化學生物傳感器；圖7是一張圖表，其顯示了各種干擾物質對反向型葡萄糖傳感器的影響；a葡萄糖b葡萄糖+對乙酰氨基酚(acetoaminophen)(660μM)c葡萄糖+抗壞血酸(570μM)d葡萄糖+尿酸(916μM)圖8是一張圖表，其顯示了反向型葡萄糖傳感器對葡萄糖標準溶液的靈敏度校準曲線。
圖9是一張圖表，其顯示了通過計時安培分析法獲得的反向型葡萄糖傳感器對葡萄糖標準溶液的動態特性曲線。
圖10是一張圖表，其圖解了樣品流動性(作為時間的函數)和血細胞比容水平之間的關系。
發明詳述根據圖1，電化學生物傳感器包含隔離物200和下部基材400(底部)和上部基材(蓋面)300，其用于形成的電化學生物傳感器和樣品引入通道。在隔離物200的一端形成樣品引入通路101、排氣通路102、和空位103。值得注意的是，樣品引入通路101與排氣通路102以粗略垂直的方式相連，空位103形成在連接點。作為一個整體來看，樣品引入通路101、排氣通路102、和空位103組成了樣品引入部分100。
樣品引入通路101是能夠將樣品引入到生物傳感器中的通路，排氣通路102是空氣的通路。由于毛細作用，將要被測試的樣品引入到樣品引入部分100，并且空氣從排氣通路102排出。
空位103提供了空的位置，并且減少夾氣現象，夾氣現象通常在樣品引入通路101和排氣通路102之間的連接點處出現。夾氣現象的出現會導致測量不準確，所以空穴103確保了取樣的準確和可重復性。
排氣通路102與樣品引入通路101的寬度比率，優選不超過1∶2。最優選的范圍是1∶5-1∶2。低于1∶2的比率確保了將準確量的樣品限制在通路101中，并且使從排氣通路102溢出的量最小化。
在圖1中，樣品引入通路101與排氣通路102之間的連接角(φ)被顯示成90°。但是，根據本發明的另一個實施方案，此角度的范圍可以在大約45°到大約135°，優選為大約75°到大約105°之間變化。
同樣如圖1所示，空位103從樣品引入通路101延伸向連接點的另一邊。為了保證取樣量準確且沒有氣泡形成，需要對包括空位103的樣品引入通路101進行親水處理。
本發明的樣品引入部分100具有引入0.1-3.0μl樣品的容量。更優選地，該容量為0.1-1.0μl；最優選地，該容量為0.3-0.7μl。小于0.1μl的樣品太少，以至于不能在目前的生物傳感器誤差范圍內得到準確的測量。同時，超過3.0μl的樣品則是過多了。在一個優選的實施方案中，用正好0.5μl的樣品得到了準確的測量。
按壓由聚酯、聚氯乙稀、或者聚碳酸酯制成的有機高分子膜，可以在底部和上部基材之間引入隔離物200。可以通過按壓由有機聚合物制成的雙面粘合膜，或者用圖1所示的模式篩網印刷一層粘合劑來進行制作。
樣品引入部分100的工作原理詳述如下。
首先，樣品與樣品引入通路101的入口一接觸，樣品就會通過毛細作用被引入到樣品引入通路101，而且樣品充滿通路101一直到空位空間103。隨后額外的樣品被運送到排氣通路102。在這里，可以通過將排氣通路102的寬度與樣品引入通路101的寬度的比率控制到小于1∶2，以使樣品的溢出最小化，親水性空位103消除了出現在樣品引入通路101和排氣通路102之間的連接點的夾氣形成現象。
根據本發明的優選實施方案，假設樣品容量是0.5μl，依賴于血細胞比容水平、樣品貯藏條件、和所用抗凝劑的類型，血液以大約在200-2000ms內充滿樣品引入部分100。作為血細胞比容水平的函數，正常情況下的新鮮血樣以大約200-800ms充滿這0.5μl的樣品通道。
本發明的樣品引入部分100可以應用于多種類型的生物傳感器，包括平坦型生物傳感器、反向型生物傳感器、差別平坦型生物傳感器、差別反向型生物傳感器、或者具有流動性測定電極的反向生物傳感器。
根據圖2，帶有本發明樣品引入部分100的平坦型生物傳感器包含其上印有電極系統(工作電極104和參比電極105)的底部基材400，在此電極系統上固定有氧化酶和電子傳遞介質；具有樣品引入部分100的樣品引入隔離物200；和用于封閉樣品引入部分并用于使生物傳感器免受外來污染的上部基材300。可以如圖所示形成樣品引入部分100，但是只要樣品引入通路101與排氣通路102相連并且空位103形成在連接點，就可以滿足本發明的目的；如上所詳述，也可以改變空位103的結構。
在上面的平坦型生物傳感器中，可以通過例如篩網印刷、等離子體沉積、或者蝕刻的手段，將碳或者導電金屬物質印刷或者沉積在底部基材400上，以形成工作電極104和參比電極105。這兩個電極是對稱形成的并且在底部基材400上縱向延伸。在如此構建電極部分以后，將氧化酶和電子傳遞介質鋪展在電極上。
除了電極連接部分外，使用粘合劑將底部基材400粘附到樣品引入隔離物200。樣品引入隔離物200優選但不限于由絕緣聚合物制成。使用粘合劑或者雙面膠帶來固定底部基材400和上部基材300。使用類似的粘合方法，通過將充當蓋面的上部基材300按壓到樣品引入隔離物200上來完成生物傳感器的制作。
圖3圖解了帶有樣品引入部分100的反向型生物傳感器，其特征在于底部基材400′，其上印有工作電極104′和電極連接器106，在工作電極104′上固定著氧化酶和電子傳遞介質；具有樣品引入部分100的樣品引入隔離物200′；和上部基材300′，其底部印有參比電極105′和電極連接器106。可以如圖所示形成樣品引入部分100，但是只要樣品引入通路101與排氣通路102相連并且空位103形成在連接點，就可以滿足本發明的目的；如上所詳述，也可以改變空位103的結構。
可以以與帶有樣品引入部分100的平坦型生物傳感器相同的方法來完成帶有樣品引入部分100的反向型生物傳感器的制作。
如圖4所示，差別平坦型生物傳感器包含底部基材400a，其雙表面印有工作電極104和參比電極105并且提供有氧化酶和電子傳遞介質；一對樣品引入隔離物200a和200b，每個隔離物都有一個分別被固定到底部基材400a上下表面的樣品引入部分100；和分別被固定到樣品引入隔離物200a和200b外表面的蓋板300a和300b。可以如圖所示形成樣品引入部分100，但是只要樣品引入通路101與排氣通路102相連并且空位103形成在連接點，就可以滿足本發明的目的；如上所詳述，也可以改變空位103的結構。
如圖5所示，差別反向型生物傳感器包含底部基材400b，其雙表面印有工作電極104和電極連接器106并且提供有氧化酶和電子傳遞介質；一對樣品引入隔離物200a′和200b′，每個隔離物都有一個分別被固定到底部基材400b上下表面的樣品引入部分100；和分別被固定到樣品引入隔離物200a′和200b′外表面的蓋板300a′和300b′，在300a′和300b′的內側印有參比電極105′和電極連接器106。可以如圖所示形成樣品引入部分100，但是只要樣品引入通路101與排氣通路102相連并且空位103形成在連接點，就可以滿足本發明的目的；如上所詳述，也可以改變空位103的結構。
如圖6所示，該解了帶有樣品流動性測定能力的反向型生物傳感器，其特征在于底部基材400′，其上印有工作電極104′、電極連接器106、和流動性測定電極107，在工作電極104′上固定著氧化酶和電子傳遞介質；具有樣品引入部分100的樣品引入隔離物200′；和上部基材300′，其底部印有參比電極105′和電極連接器106。可以如圖所示形成樣品引入部分100，但是只要樣品引入通路101與排氣通路102相連并且空位103形成在連接點，就可以滿足本發明的目的；如上所詳述，也可以改變空位103的結構。樣品的流動性被確定為樣品填充速度的函數，此樣品填充速度是樣品引入口附近的電極105′的第一接觸點和流動性測定電極107之間的速度，電極107位于空位103或者位于排氣通路102。
任何在上述生物傳感器中使用的底板或者蓋板，其基材可以由陶瓷、玻璃、或者聚合材料制成，優選聚酯、聚氯乙稀、或者聚碳酸酯的有機聚合物。
可以使用導電材料例如銀環氧樹脂、銀/氯化銀、碳、氧化還原電對、或者包含樹脂粘合劑的改性的導電碳糊，來制造所述電極例如參比電極、工作電極和參比電極。通過篩網印刷法、蝕刻后的蒸汽淀積法、或者導電膠帶的粘附法，可以將這些材料形成參比電極、對電極、和工作電極。
帶有樣品引入部分100的上述生物傳感器具有幾個優點。
(1)消除了出現在樣品引入通路和排氣通路之間的連接點的夾氣現象，同時樣品被快速引入到該生物反應器中。
(2)由于細口和排氣通路將樣品引入部分100很好地封閉起來，本發明的生物反應器保持恒定的樣品濃度和最小的蒸發作用，從而提高了分析的可重復性。另外，當使試片適應于儀器和將其從儀器中移出的時候，本發明與其它類型的樣品引入方案相比，樣品被更好地保存其中，從而大大降低了污染的可能。
(3)在裝備有樣品引入部分100的生物傳感器中，樣品引入通路和排氣通路以粗略垂直的方式相連，這樣的生物傳感器能夠快速引入預定量的抽樣血液，并且能夠增加準確性和可重復性。這與傳統的i型生物傳感器大不相同。
(4)當將本發明應用于身體部分的時候，本發明能夠通過生物傳感器的尖端較容易地進行采血。
提供給工作電極的電子傳遞介質，可以使用二茂鐵或其衍生物、苯錕或其衍生物、有機導電鹽、或者電致變色物質。優選的，電子傳遞介質是能夠形成氧化還原電對的混合價化合物，包括六胺氯化釕(III)(hexaamineruthenium(III)chloride)、鐵氰化鉀、亞鐵氰化鉀、二甲基二茂鐵、二茂鐵、二茂鐵-一元羧酸(ferocene-monocarboxylic acid)，7，7，8，8-四氰喹啉并二甲烷、四硫富瓦烯、二茂鎳、N-methylacidinium、四硫并四苯、N-甲基吩嗪鎓(methylphenazinium)、氫錕、3-二甲基氨基苯酸、3-甲基-2-benzothiozolinone hydrazone、2-甲氧基-4-烯丙基苯酚、4-氨基安替比林(aminoantipyrin)、二甲基苯胺、4-氨基安替比烯(4-aminoantipyrene)、4-甲氧基萘酚、3，3′，5，5′-四甲基聯苯胺、2，2-連氮基-二-[3-乙基苯噻唑啉磺酸鹽]、鄰聯二茴香胺、鄰甲苯胺、2，4-二氯苯酚、4-氨基非那宗(4-aminophenazone)、聯苯胺、和普魯士藍。其中，由于六胺氯化釕(III)滿足了下列幾種條件，將其用作被建議的生物傳感器系統的優選介質(1)其在水溶液中的氧化態和還原態都是穩定的且可逆的；(2)該還原的電子傳遞介質是不與氧反應的；(3)其表觀電位足夠低到能夠將干擾物質例如抗壞血酸、尿酸、和對乙酰氨基酚的影響最小化；(4)該還原的電子傳遞介質的氧化作用對pH不敏感；和(5)其不與電化學干擾物質例如抗壞血酸、對乙酰氨基酚、和尿酸反應。
在此，應該理解盡管本發明描述的是用于血液葡萄糖水平分析的生物傳感器，但是本發明還可以將適當的酶和電子傳遞介質引入所述的電極系統以便能夠定量分析多種樣品，包括生物材料例如代謝物如膽固醇、乳酸、肌酸酐、蛋白質、過氧化氫、醇、氨基酸、和酶如GPT(谷丙轉氨酶)和GOT(谷草轉氨酶)，環境材料，農業和工業材料，和食品材料。例如，可以使用葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶、膽固醇氧化酶、谷氨酸氧化酶、辣根過氧化物酶、和醇氧化酶來分別定量分析膽固醇、乳酸、谷氨酸、過氧化氫、和醇。
依照下面的實施例，可以更好地理解本發明，提出這些實施例的目的是為了闡述本發明，不能認為是限制了本發明。
實施例實施例1平坦型生物傳感器的制作將導電碳糊篩網印刷在聚酯底板400上以形成對稱圖案，得到工作電極104和參比電極(或者對照電極)105。兩電極之間的間隔是125μm。在140℃固化該印刷的電極5分鐘，產生平坦型生物傳感器的單電極體。
此后，通過按壓由聚酯制成的雙面膠帶來固定樣品引入部分100，該樣品引入部分100包含樣品引入通路101、排氣通路102、和形成在那里的空位103。樣品引入通路101與排氣通路102垂直地相連，將排氣通路102的寬度與樣品引入通路101的寬度的比率控制為1∶2。向樣品引入通路101的另一邊延伸形成空位103。在該樣品引入部分100中的抽樣血液的總量是0.5μl。
通過插入每個聚酯底板400并通過按壓由聚酯制成的作為具有樣品引入部分100的樣品引入隔離物200的雙面膠帶，來制備生物傳感器框架。將包含0.015mg六胺氯化釕(III)、0.015mg分散劑(羥甲基纖維素)、0.01mg表面活性劑(屈立通X-100)、和40mg葡萄糖氧化酶的溶液施用于用來形成生物傳感器的所述電極，在45℃將所得到的沉淀干燥30分鐘。
將蓋板300按壓到樣品引入隔離物200上，這樣就完成了圖2所示的平坦型生物傳感器。
實施例2反向型生物傳感器的制作如圖3所示，用導電碳糊篩網印刷工作電極104′和電極連接器106，在140℃進行5分鐘的固化作用。隨后，用銀糊在電極連接器106的一端篩網印刷電路連接器。用碳糊篩網印刷帶有作為參比(輔助)電極105′的印刷電極的蓋板并將其固化。最后，如此制作生物傳感器，用銀糊篩網印刷參比電極105′的末端，使其成為電路連接器。
通過按壓由聚酯制成的雙面膠帶，將包含樣品引入通路101、排氣通路102、和空位103的樣品引入隔離物200′放置于底部基材上。排氣通路102的寬度對樣品引入通路101的寬度的比率是1∶4，而且將在樣品引入部分100中的抽樣血液的總量調節到0.5μl。
將包含0.015mg六胺氯化釕(III)、0.015mg分散劑(羥甲基纖維素)、0.01mg表面活性劑(屈立通X-100)、和40mg葡萄糖氧化酶的1ml溶液施用于形成生物傳感器的電極，在45C將所得到的反應層干燥30分鐘。
將蓋板300′按壓在樣品引入隔離物200′上，目的是為了使底部基材400′與電路連接器相連接，這樣就完成了圖3所示的生物傳感器。
實施例3差別平坦型葡萄糖傳感器的制作以與實施例1中相同的方法來制備差別平坦型葡萄糖傳感器。如圖4所示，通過向底部基材400a的差別工作電極104上提供少量的牛血清白蛋白(BSA)而不是使用用于實施例1中的六胺氯化釕(III)和葡萄糖氧化酶，并且通過按壓蓋板300a和300b來制備差別平坦型生物傳感器。
實施例4差別反向型生物傳感器的制作以與實施例2中相同的方法來制備差別反向型葡萄糖傳感器。如圖5所示，通過向底部基材400b的差別工作電極104′上提供少量的牛血清白蛋白(BSA)而不是使用用于實施例1中的六胺氯化釕(III)和葡萄糖氧化酶，并且通過按壓蓋板300a′和300b′來制備差別反向型生物傳感器。
實施例5帶有流動性測定電極的生物傳感器的制作除了使用流動性測定電極107，以與實施例2中相同的方法來制備帶有流動性決定電極的生物傳感器；如圖6所示，用相同的碳糊來進行篩網印刷。將流動性測定電極的尖端放置在樣品引入部分的空位103。
實驗實施例1干擾物質對反向型葡萄糖傳感器的影響圖7顯示了對含有177mg/dL葡萄糖和干擾物質的磷酸鹽緩沖(pH7.4)標準溶液的總響應電流，其中干擾物質的濃度要比最大臨床水平高5倍(例如抗壞血酸570μM、對乙酰氨基酚660μM、和尿酸916μM)。在將+0.2V的電勢施用于工作電極104′(vs.參比電極105′)5秒后，通過讀取計時安培分析的響應來測定總響應電流。樣品被引入到按照實施例2中的描述所制造的生物反應器的樣品引入部分100中，并且它們的平均容積是0.5μL。圖7的直方圖顯示在+0.2V的外加電勢下，干擾物質的存在對所述傳感器的影響不明顯。
實驗實施例2反向型葡萄糖傳感器對葡萄糖標準溶液的校準曲線用葡萄糖標準曲線來分析實施例2中制備的反向型葡萄糖傳感器的靈敏度。圖8描繪了如此獲得的校準曲線。在這一點上，在相對于參比電極0.2V的外加電勢的電場下，在每一個濃度測定10次電流數值。施加于樣品引入部分的樣品量是0.5μL，而且填充時間不超過200ms。通過施加3秒鐘0.2V的電壓，在引入樣品以后2S進行測定，在5秒鐘內讀出電流值。在圖9中描繪了如此獲得的動態特性曲線，其中各自的曲線分別顯示了0mg/dL(曲線a)，50mg/dL(曲線b)，150mg/dL(曲線c)，300mg/dL(曲線d)，450mg/dL(曲線e)，和600mg/dL(曲線f)的葡萄糖濃度。
證明本發明的反向型葡萄糖傳感器是可靠的，對所述的曲線進行評價而且所述曲線顯示出具有0.093的斜率(μA每mg/dL)和高達0.997的直線度。
實驗實施例3血液流動性的測量裝備有流動性測定電極的生物傳感器的制備如實施例5所示。將200mV的電勢施加到工作電極104′和流動性測定電極107(相對于參比電極105′)。當血樣通過樣品引入通路101被引入的時候，檢測到了電流的突然變化，時間測量開始。樣品一到達空位103，就檢測到電流的第二次波動，記錄第一次和第二次電流波動之間的間隔。在圖10中顯示了樣品引入時間和血細胞比容水平之間的關系。用NaF處理的、含有180mg/dL葡萄糖和變化水平血細胞比容的全血來進行實驗。所得到的合適的方程式是Y＝-72.23+0.58691X-0.00084073X2-1.1211×10- 6X3+5.7521×10-9X4-9.1172×10-12X5，其中Y是血細胞比容水平，其估算自用流動性測定電極測量的樣品填充時間X。表1顯示了從樣品填充時間的速度估算的血細胞比容水平。
表1.估算自在實施例5中制備的生物傳感器的樣品填充時間的血細胞比容水平
在一個分開的實驗中，在不同的血細胞比容水平用全血獲得的校準曲線，并且將血細胞比容水平和響應斜率之間的關系公式化(表2)。
將以此方式得到的校正系數，用于重新校正具有40％血細胞比容水平的全血的所測葡萄糖水平，得到不依賴于血細胞比容的葡萄糖濃度的生物傳感器。所述儀表首先讀出樣品引入速度并且確定血樣中的血細胞比容水平、查詢提供相應的校準曲線的表、并由所測的電流確定葡萄糖水平。表3顯示了按照上面的概述所進行的實驗的結果。可以看出，血細胞比容水平校正提供了接近于用YSI2300得到的葡萄糖水平。
表3.全血中的葡萄糖濃度，流動性測定電極測量的樣品引入速度和表2中的校準曲線被用來估算全血中的葡萄糖水平。
流動性測定電極還能辨別流動性異常的血樣，即具有太高或者太低血細胞比容水平的樣品，和歸因于氣泡形成的血樣污染引入。在這些情況下，可以將測定裝置程序化，使其為測量發出警告信息或者錯碼。
權利要求
1.一種帶有樣品引入部分的電化學生物傳感器，該樣品引入部分包含樣品引入通路、排氣通路、和空位，其中的樣品引入通路與排氣通路相連并且其中的空位形成在連接點。
2.根據權利要求1的電化學生物傳感器，其中所述排氣通路的寬度對所述樣品引入通路的寬度的比率不超過1∶2。
3.根據權利要求1的電化學生物傳感器，其中所述排氣通路的寬度對所述樣品引入通路的寬度的比率在1∶5-1∶2的范圍內。
4.根據權利要求1的電化學生物傳感器，其中所述樣品引入部分有引入0.1-3.0μl樣品的容量。
5.根據權利要求1的電化學生物傳感器，其中所述樣品引入部分有引入0.1-1.0μl樣品的容量。
6.根據權利要求1的電化學生物傳感器，其中所述樣品引入部分有引入0.3-0.7μl樣品的容量。
7.根據權利要求1的電化學生物傳感器，其中所述的樣品引入通路與所述排氣通路以45-135°的角度相連接。
8.根據權利要求1的電化學生物傳感器，其中所述的樣品引入通路與所述排氣通路以75-105°的角度相連接。
9.根據權利要求1的電化學生物傳感器，其中所述的樣品引入通路與所述排氣通路以90°的角度相連接。
10.根據權利要求1的電化學生物傳感器，該電化學生物傳感器還包含選自葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶、膽固醇氧化酶、谷氨酸氧化酶、辣根過氧化物酶、和醇氧化酶的氧化酶。
11.根據權利要求1的電化學生物傳感器，該電化學生物傳感器還包含選自六胺氯化釕(III)、鐵氰化鉀、亞鐵氰化鉀、二甲基二茂鐵、二茂鐵、二茂鐵-一元羧酸，7，7，8，8-四氰喹啉并二甲烷、四硫富瓦烯、二茂鎳、N-methylacidinium、四硫并四苯、N-甲基吩嗪鎓、氫錕、3-二甲基氨基苯酸、3-甲基-2-benzothiozolinone hydrazone、2-甲氧基-4-烯丙基苯酚、4-氨基安替比林、二甲基苯胺、4-氨基安替比烯、4-甲氧基萘酚、3，3′，5，5′-四甲基聯苯胺、2，2-連氮基-二-[3-乙基苯噻唑啉磺酸鹽]、鄰聯二茴香胺、鄰甲苯胺、2，4-二氯苯酚、4-氨基非那宗、聯苯胺、和普魯士藍的電子轉移介質。
12.根據權利要求11的電化學生物傳感器，其中所述的電子傳遞介質是六胺氯化釕(III)。
13.根據權利要求1的電化學生物傳感器，其中所述的生物傳感器是平坦型生物傳感器并且還包括一個樣品引入隔離物；一個與所述樣品引入隔離物相偶聯的底部基材，其表面印有工作電極和參比電極并且裝備有氧化酶和電子傳遞介質；和一個蓋板，其被壓在所述樣品引入隔離物上，用來形成樣品引入通道，其中所述的樣品引入部分形成在所述樣品引入隔離物的一端。
14.根據權利要求1的電化學生物傳感器，其中所述的生物傳感器是反向型生物傳感器并且還包括一個樣品引入隔離物；一個與所述樣品引入隔離物相偶聯的底板，其表面印有工作電極和電極連接器并且裝備有氧化酶和電子傳遞介質；和一個蓋板，其被壓在所述樣品引入隔離物上，其內表面印有參比電極和電極連接器，其中所述的樣品引入部分形成在所述樣品引入隔離物的一端。
15.根據權利要求1的電化學生物傳感器，其中所述的生物傳感器是差別平坦型生物傳感器并且還包括一對樣品引入隔離物；一個在所述樣品引入隔離物之間偶聯的底板，此底板的兩個表面分別印有一對工作和參比電極，并且分別在其一面裝備有氧化酶和電子傳遞介質和在另一面裝備有BSA和電子傳遞介質；和一對蓋板，其被壓在所述樣品引入隔離物的兩面，用來形成樣品引入通道，其中所述的樣品引入部分形成在每個所述樣品引入隔離物的一端。
16.根據權利要求1的電化學生物傳感器，其中所述的生物傳感器是差別反向型生物傳感器并且還包括一對樣品引入隔離物；一個在所述樣品引入隔離物之間偶聯的底板，此底板的兩個表面分別印有一個工作電極，并且分別在其一面裝備有氧化酶和電子傳遞介質和在另一面裝備有BSA和電子傳遞介質；和一對蓋板，其被壓在所述兩個樣品引入隔離物用以形成樣品引入通道，在其內表面具有參比電極和電極連接部分，其中所述的樣品引入部分形成在每個所述樣品引入隔離物的一端。
17.根據權利要求1的電化學生物傳感器，其中所述的生物傳感器是反向型生物傳感器并且還包括一個樣品引入隔離物；一個與所述樣品引入隔離物相偶聯的底板，其表面印有工作電極和電極連接器和流動性測定電極，并且裝備有氧化酶和電子傳遞介質；和一個蓋板，其被壓在所述樣品引入隔離物上，其內表面印有參比電極和電極連接器，其中所述的樣品引入部分形成在所述樣品引入隔離物的一端。
全文摘要
本發明提供了帶有樣品引入部分的電化學生物傳感器，該樣品引入部分包含樣品引入通路、排氣通路、和空位，所述的樣品引入通路與排氣通路相連，并且所述的空位形成在連接點。本發明還公開了帶有所述的樣品引入部分和流動性決定電極的電化學生物傳感器。
文檔編號B01L3/00GK1514937SQ02803021
公開日2004年7月21日 申請日期2002年4月17日 優先權日2001年12月24日
發明者剛 崔, 崔剛, 金周勇, 金文煥, 嚴正熙, 南學鉉, 車根植 申請人:愛-森斯株式會社