CN1548951A - 具有样品前处理功能之电化学传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明关于一种具有样品前处理功能之电化学传感器，包括：一绝缘基板，一位于该绝缘基板表面之电极***，该***至少包括一工作电极与一参考电极，一局部覆盖于电极***上之电绝缘层，使得在未覆盖电绝缘层所裸露出之电极***区域，形成一容纳样品溶液空间之电化学电极反应区及排气孔，一位于电化学电极反应区之反应层，该反应层包括至少一种氧化还原、一种电子媒介物与至少一种载体，一位于电极反应区反应层上之前处理膜层，该前处理膜层具有对样品溶液进行物理性或化学性处理之功能，其中该样品溶液可透过该传感器之前处理膜层进行处理后，进入覆盖有该反应层之电化学电极反应区，与氧化还原及电子媒介物进行反应。
Description
技术领域
本发明关于一种具有样品前处理功能之电化学传感器。特言之，本发明之电化学传感器可针对血液样品进行前处理后，再经氧化还原酵素作用及与电子媒介物进行电化学反应，进而得知欲感测标的物之浓度或单位活性。
先前技术
一般的医学生化检测，主要均以光学仪器设备进行检体之分析，因此常需要大量之采样样品(5毫升)，而在进行分析时却几乎只使用极少量之样品(10～100微升)，造成大量医疗废弃物的产生与患者心理负面影响。此外，亦有需以离心方式先去除血球，以除去光学仪器分析时血球或溶血现象所产生之干扰。例如，在三酸甘油脂、胆固醇或酵素单位活性的分析时，由于分析试剂中必须含有表面活性剂或低张溶液，为除去红血球经表面活性剂或低张溶液作用所产生的干扰，因此，即使利用自动化光学仪器设备进行分析，仍需进行血液样品之前处理，以取得数十微升的血浆或血清，以利后续之分析(例如去除红血球中血红素之吸光干扰)。
而利用电化学进行医学生化检测，此技艺已有一些相关专利，例如美国专利第5,120,420及5,762,770号与***发明专利第124332号，此类专利系可直接以全血样品进行检测，但对于某些生化分析，例如胆固醇或ALT及AST之检测欲利用电化学进行分析时，由于试剂中亦必须含有表面活性剂或低张溶液，因此血液样品必须使用经过前处理的血浆或血清，以去除血球经表面活性剂或低张溶液作用产生的干扰，才能继续进行酵素氧化还原与电化学反应之分析。虽然也有一些电化学传感器发明试图以前处理组件，在以使用全血样品进行检测时能排除血球的干扰，但整个传感器都需要较多的加工材料或步骤，如美国专利第6,033,866号所揭示者，采用Ag/AgCl电极并搭配二种电子传递物，与美国专利第6,436,255 B2号所揭示者，使用形成虹吸取样用之盖板组件。
因此，市场上仍亟需发展一种更易于制备且具有高准确检测分析结果，且可直接分析全血样品之电化学传感器。
发明内容
本发明之一目的系提供具有样品前处理功能之电化学传感器。
详言之，本发明主要系提供一种具有样品前处理功能之电化学传感器，其包括：
一绝缘基板，
一位于该绝缘基板表面之电极***，该***至少包括一工作电极与一参考电极，
一局部覆盖于电极***上之电绝缘层，使得在未覆盖电绝缘层所裸露出之电极***区域，形成一容纳样品溶液空间之电化学电极反应区及排气孔，
一位于电化学电极反应区之反应层，该反应层包括至少一种氧化还原、一种电子媒介物与至少一种载体，
一位于电极反应区反应层上之前处理膜层，该前处理膜层具有对样品溶液进行物理性或化学性处理之功能，
其中该样品溶液可透过该传感器之前处理膜层进行处理后，进入覆盖有该反应层之电化学电极反应区，与氧化还原及电子媒介物进行反应。
图标简单说明
图1A显示本发明之一电化学传感器中各组件之分解图与组合图。
图1B系图1A之电化学传感器之纵剖面图。
图1C系图1A之电化学传感器之横剖面图。
图2表示以本发明实例一之电化学传感器分析全血样品中胆固醇浓度与电流强度之关系图。
图3A显示本发明之一电化学传感器中各组件之分解图与组合图。
图3B系图3A之电化学传感器之纵剖面图。
图3C系图3A之电化学传感器之横剖面图。
图4表示以本发明实例二之电化学传感器分析全血样品中ALT单位活性与电流强度之关系图。
图式组件符号说明
1绝缘基板
2电极***
3电绝缘层
4反应层
5前处理膜层
6亲水性网层
7电极***
具体实施方式
本发明之电化学传感器，可将血液样品先进行前处理，以避免检测试剂对血液中的成份产生作用或影响(例如红血球的裂解)对检测所造成之干扰，再进行酵素性氧化还原作用与电化学反应。利用此等反应便可容易地得知欲检测标的物之浓度或单位活性。再者，本发明之传感器只需要简易的加工材料与步骤便可制得。
本发明之第一方面系提供一种具有样品前处理功能之电化学传感器，其包括：
一绝缘基板，
一位于该绝缘基板表面之电极***，该***至少包括一工作电极与一参考电极，
一局部覆盖于电极***上之电绝缘层，使得在未覆盖电绝缘层所裸露出之电极***区域，形成一容纳样品溶液空间之电化学电极反应区及排气孔，
一位于电化学电极反应区之反应层，该反应层包括至少一种氧化还原、一种电子媒介物与至少一种载体，
一位于电极反应区反应层上之前处理膜层，该前处理膜层具有对样品溶液进行物理性或化学性处理之功能，
其中该样品溶液可透过该传感器之前处理膜层进行处理后，进入覆盖有该反应层之电化学电极反应区，与氧化还原及电子媒介物进行反应。
本发明之第二方面系提供另一种具有样品前处理功能之电化学传感器，其包括：
一绝缘基板，
一位于该绝缘基板表面之电极***，该***至少包括一工作电极与一参考电极，
一局部覆盖于电极***上之电绝缘层，使得在未覆盖电绝缘层所裸露出之电极***区域，形成一容纳样品溶液空间之电化学电极反应区，
一位于电化学电极反应区之反应层，该反应层包括至少一种氧化还原、一种电子媒介物与至少一种载体，
一覆盖于电化学电极反应区上之亲水性网层，
一位于亲水性网层上之前处理膜层，该前处理膜层具有对样品溶液进行物理性或化学性处理之功能，
其中该样品溶液可透过该传感器之前处理膜层进行处理后，进入覆盖有该反应层之电化学电极反应区，与氧化还原及电子媒介物进行反应。
本文中所称之「绝缘基板」，系指具有平直的表面及电绝缘特性之薄层片。较佳地，该绝缘基板系选自下列所组成之群：聚氯乙烯(PVC)板、玻璃纤维板(FR-4)、聚酯、电木板、PET板、PC板、PP板、PE板、PA板、PS板、玻璃板及陶瓷板(CEM-1)。根据本发明之一较佳实施态样，该绝缘基板为PC或PVC板。
本文中所称之「电极***」，系指包括至少有二条分离且互不相接触的金属电极，分别形成工作电极和参考电极。根据本发明之一较佳实施态样，电极***系以电绝缘层局部覆盖，使裸露于电绝缘层一端分别形成工作电极和参考电极而与电化学电极反应区相连，而另一端则形成工作电极和参考电极之接头，可与检测检体在电化学反应时产生电效应之感测装置相连。较佳地，该电极***的材料可选用适合网版印刷的导电性浆状材质，例如但不限于碳胶、金胶、银胶、碳银混合胶、挥发性石墨或铜胶或其组合(例如以网印先印银胶后再印碳胶)，或其它任何适合网版印刷且可在80℃之下烘干的导电性浆状材料。
本文中所称之「电绝缘层」，系指以具有电绝缘性质之材质所形成之薄层。较佳地，该电绝缘层之材料系可选用适合网版印刷的电绝缘性浆状材质或电绝缘性胶带，例如热干燥型或紫外光干燥型之绝缘漆，或PVC或PET材质之绝缘胶带。较佳地，该电绝缘层具有厚度为0.1至0.25毫米。根据本发明之一较佳实施态样，该电绝缘层系局部覆盖于基板上之电极***，使得在未覆盖电绝缘层所裸露出之电极***区域，形成一容纳样品溶液空间之电化学电极反应区及排气孔。
本文中所称之「反应层」，系指位于上述电化学电极反应区，并包括至少一种氧化还原、一种电子媒介物与至少一种载体之调配物之薄层。较佳地，该调配物可以涂覆或滴加之方式加至该反应层后，于80℃下干燥。
本文中所称之「氧化还原」，系指可与血液样品中之待测标的物产生氧化还原反应之酵素。所使用之酵素种类视所欲检测之标的物不同而有所不同。例如，欲检测葡萄糖浓度时，所选用的酵素为葡萄糖氧化及葡萄糖去氢；欲检测黄嘌呤浓度时，所选用的酵素为黄嘌呤氧化；欲检测谷胺酸浓度时，所选用的酵素为谷胺酸氧化；欲检测乳酸浓度时，所选用的酵素为乳酸氧化；欲检测肌胺酸浓度时，所选用的酵素为肌胺酸氧化；欲检测-羟基丁酸酯浓度时，所选用的酵素为-羟基丁酸酯去氢；欲检测胆固醇浓度时，所选用的酵素为胆固醇酯及胆固醇氧化；欲检测肝功能指数，例如肝内的血清麸酸草酸转胺(SGOT，又称AST)及血清麸丙酮酸转胺(SGPT，又称ALT)之活性时，所选用的酵素为丙酮酸氧化。
本文中所称之「电子媒介物」，系指可与经前述氧化还原作用所产生之物质反应后，本身可由氧化状态还原成还原状态之物质。当电子媒介物变成还原状态时，可藉由施加一外加电压于电极试片上，促使电子媒介物由还原状态逆反应回复为氧化状态，此时化学反应的电位、电阻、或电流变化，可由电极***之工作电极与参考电极传导至电极***另一端之接头。当此接头与一讯号接收装置连接时，可将前述化学反应的电位、电阻、或电流变化接收，并藉由一显示装置将讯号转换成检测标的物之浓度。根据本发明之一较佳具体实施例，该电子媒介物可为铁***。较佳地，该电子媒介物之含量为0.1至1.0微克。
本文中所称之「载体」，系指可助于氧化还原及电子媒介物干燥后附着于绝缘基板上之物质，或可保护氧化还原之物质。较佳地，该载体可为但不限于表面活性剂、白蛋白、血清蛋白或纤维素与纤维素衍生物，或该等物质之混合物。较佳地，该表面活性剂可为TritonX-100、聚乙二醇、单十二醚(monododecylether)、胆酸钠(sodium cholate)、或其它水溶性表面活性剂。根据本发明之一较佳实施态样，该载体包括表面活性剂(Triton X-100)及牛血清蛋白。
本文中所称之「前处理膜层」，系指可对血液样品溶液进行物理性处理(例如过滤、吸附)或化学性处理(例如酵素性催化或共价键结结合)以去除干扰物，再使处理后之样品溶液进入电化学电极反应区之薄层。较佳地，该前处理膜层含有至少一层多孔性或纤维性材质之薄膜，其孔径范围在0.5至3微米。根据本发明之一较佳实施态样，该前处理膜层含有一层Hemasep V膜或BTS 100膜(Pall Specialty Materials之商品)。
本文中所称之「亲水性网层」，系指含有可导引液体样品从该网之一侧渗透至另一侧之网状膜之薄层，该网状膜同时具有导出气体之功能。较佳地，该亲水性网层含有一网目数目为50至250个/平方公分之网状膜。
本发明将经由下列实施例进一步加以详细描述，惟该等实施例仅用以例示说明本发明之具体实施态样，并非用以对本发明范围作任何限制。任何熟悉此项技术之人士可轻易达成之修饰及改变均包含于本案所附申请专利范围之范围内。
实例一：
以PC为绝缘基版，于其上覆盖碳胶网印电极***与电绝缘层并形成一电化学电极反应区及排气孔，再于电化学电极反应区中涂布含有胆固醇酯(15U)、胆固醇氧化(3U)、铁***(0.5微克)、Triton X-100(0.05微克)与牛血清蛋白(BSA；0.01微克)之反应层液或浆体。在干燥后于反应层与绝缘层上覆盖一Hemasep V膜(Pall Specialty Materials之商品)，作为物理性去除红血球之前处理膜。完成之电化学传感器如图1所示。
将全血检体由前处理膜上方导入，经前处理后所得之血浆，进入电化学电极反应区与反应层之调配物接触并进行反应。利用CV50W建立一外加电场(300mV)以进行电化学反应，并得到该分析之电流讯号强度，再与生化光学分析参考法(胆固醇试剂：元生生物科技Unison BiotechCo.，Ltd.，产品型号C-101-1；分光光度计：Metertek SpectrophotometerSP8001)针对不同全血样品进行分析比对。该结果如图2所示，显示本发明具有样品前处理功能之电化学传感器，具有感测胆固醇浓度之优异效果。
实例二：
以PVC为绝缘基版，于其上覆盖银胶-碳胶网印电极***与电绝缘层并形成一电化学电极反应区及排气孔，再于电化学电极反应区中涂布含有丙酮酸氧化(0.06U)、铁***(120微克)、Triton X-100(0.006微克)与牛血清蛋白(BSA；0.03微克)之反应层液或浆体。在干燥后于反应层与绝缘层上覆盖一亲水性网层(130目)，再于亲水性网层上覆盖一Hemasep V膜(Pall Specialty Materials之商品)，作为物理性去除红血球之前处理膜。完成之电化学传感器如图3所示。
将全血检体中加入甘胺酸(alanine)与α-酮基-戊二酸盐(α-keto-glutarate)，使其终浓度分别为500mM与150mM。将此全血检体经由前处理膜上方导入，经前处理后所得之血浆，进入电化学电极反应区与反应层之调配物接触并进行反应。利用CV50W建立一外加电场(400mV)以进行电化学反应，并得到该分析之电流讯号强度，再与生化光学分析参考法(ALT试剂：SIGMA，产品型号DG159-K；分光光度计：MetertekSpectrophotometer SP8001)针对不同全血样品进行分析比对。该结果如图4所示，显示本发明具有样品前处理功能之电化学传感器，具有感测ALT活性之优异效果。
Claims (19)
1.一种具有样品前处理功能之电化学传感器，包含：
一绝缘基板，
一位于该绝缘基板表面之电极***，该***至少包括一工作电极与一参考电极，
一局部覆盖于电极***上之电绝缘层，使得在未覆盖电绝缘层所裸露出之电极***区域，形成一容纳样品溶液空间之电化学电极反应区及排气孔，
一位于电化学电极反应区之反应层，该反应层包括至少一种氧化还原、一种电子媒介物与至少一种载体，
一位于电极反应区反应层上之前处理膜层，该前处理膜层具有对样品溶液进行物理性或化学性处理之功能，
其中该样品溶液可透过该传感器之前处理膜层进行处理后，进入覆盖有该反应层之电化学电极反应区，与氧化还原及电子媒介物进行反应。
2.如权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，该电绝缘层具有厚度为0.1至0.25毫米。
3.如权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，该氧化还原为胆固醇酯、胆固醇氧化或其混合物。
4.如权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，该氧化还原为丙酮酸氧化。
5.如权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，该电子媒介物为铁***。
6.如权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，该载体包括为表面活性剂(Triton X-100)及牛血清蛋白。
7.如权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，该物理性处理系为过滤或吸附。
8.如权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，该化学性处理系为酵素性催化或共价键结结合。
9.如权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，该前处理膜层含有至少一层多孔性或纤维性材质之薄膜，其孔径范围在0.5至3微米。
10.一种具有样品前处理功能之电化学传感器，包含：
一绝缘基板，
一位于该绝缘基板表面之电极***，该***至少包括一工作电极与一参考电极，
一局部覆盖于电极***上之电绝缘层，使得在未覆盖电绝缘层所裸露出之电极***区域，形成一容纳样品溶液空间之电化学电极反应区，
一位于电化学电极反应区之反应层，该反应层包括至少一种氧化还原、一种电子媒介物与至少一种载体，
一覆盖于电化学电极反应区上之亲水性网层，
一位于电极反应区反应层上之前处理膜层，该前处理膜层具有对样品溶液进行物理性或化学性处理之功能，
其中该样品溶液可透过该传感器之前处理膜层进行处理后，进入覆盖有该反应层之电化学电极反应区，与氧化还原及电子媒介物进行反应。
11.如权利要求11所述的电化学传感器，其特征在于，该电绝缘层具有厚度为0.1至0.25毫米。
12.如权利要求11所述的电化学传感器，其特征在于，该氧化还原为胆固醇酯、胆固醇氧化或其混合物。
13.如权利要求11所述的电化学传感器，其特征在于，该氧化还原为丙酮酸氧化。
14.如权利要求11所述的电化学传感器，其特征在于，该电子媒介物为铁***。
15.如权利要求11所述的电化学传感器，其特征在于，该载体为表面活性剂(Triton X-100)及牛血清蛋白。
16.如权利要求11所述的电化学传感器，其特征在于，该物理性处理系为过滤或吸附。
17.如权利要求11所述的电化学传感器，其特征在于，该化学性处理系为酵素性催化。
18.如权利要求11所述的电化学传感器，其特征在于，该前处理膜层含有至少一层多孔性或纤维性材质之薄膜，其孔径范围在0.5至3微米。
19.如权利要求11所述的电化学传感器，其特征在于，该亲水性网层含有一网目数目为50至250个/平方公分之网状膜。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CNA031360874A CN1548951A (zh) | 2003-05-19 | 2003-05-19 | 具有样品前处理功能之电化学传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CNA031360874A CN1548951A (zh) | 2003-05-19 | 2003-05-19 | 具有样品前处理功能之电化学传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN1548951A true CN1548951A (zh) | 2004-11-24 |
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ID=34323214
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| CNA031360874A Pending CN1548951A (zh) | 2003-05-19 | 2003-05-19 | 具有样品前处理功能之电化学传感器 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN1548951A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102928468A (zh) * | 2012-09-14 | 2013-02-13 | 北京体育大学 | 全血尿素生物传感试纸 |
| CN103575773A (zh) * | 2012-08-07 | 2014-02-12 | 达尔生技股份有限公司 | 生物检测试片及其*** |
| CN104569088A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-04-29 | 北京怡成生物电子技术股份有限公司 | 电化学法血液检测试纸条及其制造方法 |
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2003
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