具有配置填充速率的試劑層的基于電化學(xué)的分析測試條的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于測定體液樣品中的分析物的基于電化學(xué)的分析測試條(“EBAT”)，所述基于電化學(xué)的分析測試條包括具有遠(yuǎn)端的電絕緣基底層和設(shè)置在所述電絕緣基底層上并且具有工作電極(“WE”)和反電極/參比電極(“C/RE”)的圖案化導(dǎo)體層。所述EBAT還包括圖案化絕緣層、酶試劑層和圖案化間隔層，所述圖案化絕緣層具有被配置成暴露WE暴露部分和C/RE暴露部分的電極暴露窗口。此外，所述圖案化絕緣層和所述圖案化間隔層限定樣品接收腔室，所述樣品接收腔室具有位于所述電絕緣基底層的遠(yuǎn)端處的樣品接收開口并且延伸橫跨所述WE暴露部分和所述C/RE暴露部分。此外，所述酶試劑層設(shè)置在所述工作電極和反電極/參比電極暴露部分上并且朝著所述樣品接收開口延伸不超過400μm。
【專利說明】具有配置填充速率的試劑層的基于電化學(xué)的分析測試條

【背景技術(shù)】
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明整體涉及醫(yī)療裝置，具體地講，涉及分析測試條和相關(guān)方法。
[0003]【背景技術(shù)】
[0004]醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中特別關(guān)注流體樣品中分析物的測定(如檢測和/或濃度測量)。例如，可期望測定如尿液、血液、血漿或間質(zhì)液等身體流體樣品中葡萄糖、酮體、膽固醇、脂蛋白、甘油三酯、對(duì)乙酰氨基酚和/或HbAlc的濃度。可使用基于例如視覺、光度或電化學(xué)技術(shù)的分析測試條來實(shí)現(xiàn)這樣的測定。常規(guī)基于電化學(xué)的分析測試條在例如美國專利N0.5，708，247和N0.6，284，125中有所描述，所述專利中的每一個(gè)據(jù)此全文以引用方式并入本文中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]結(jié)合在本文中并且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并且與上面給出的一般描述和下面給出的詳細(xì)描述一起用于說明本發(fā)明的特征，附圖中:
[0006]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于電化學(xué)的分析測試條的簡化分解圖；
[0007]圖2為圖1的基于電化學(xué)的分析測試條的簡化半分解圖；
[0008]圖3為圖1的基于電化學(xué)的分析測試條的電絕緣基底層、圖案化導(dǎo)體層、圖案化絕緣層、試劑層、圖案化間隔層和親水層的遠(yuǎn)端部分的簡化底部輪廓圖；
[0009]圖4為圖1的基于電化學(xué)的分析測試條的圖案化間隔層和親水層的簡化頂部輪廓圖；
[0010]圖5A-圖5C為圖1的基于電化學(xué)的分析測試條的圖案化間隔層、親水層和頂層的簡化頂視圖；和
[0011]圖為根據(jù)本發(fā)明的在基于電化學(xué)的分析測試條裝配之前整合成單個(gè)部件(即，工程頂部條帶)的圖5A-圖5C的層的簡化輪廓圖；
[0012]圖6為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于電化學(xué)的分析測試條的填充速率(即，以毫秒表示的“計(jì)時(shí)”)相對(duì)酶延伸部的曲線圖；和
[0013]圖7為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于測定體液樣品中的分析物的方法的各階段的流程圖。
[0014]示例性實(shí)施例的

【具體實(shí)施方式】
[0015]應(yīng)結(jié)合附圖來閱讀下面的【具體實(shí)施方式】，其中不同附圖中的類似元件編號(hào)相同。各附圖未必按比例繪制，僅出于說明的目的描繪示例性的實(shí)施例，并不意在限制本發(fā)明的范圍。該【具體實(shí)施方式】以舉例的方式而非限制性方式來說明本發(fā)明的原理。此說明將清楚地使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制備和使用本發(fā)明，并且描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例、改型、變型、替代形式和用途，包括目前據(jù)信是實(shí)施本發(fā)明的最佳模式。
[0016]如本文所用，針對(duì)任何數(shù)值或范圍的術(shù)語“約”或“大約”表示允許部件或多個(gè)構(gòu)件的集合可以完成如本文所描述的其想要達(dá)到的目的的適當(dāng)?shù)某叽绻睢?br> [0017]一般來講，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于測定體液樣品(例如，全血)中的分析物(例如，葡萄糖)的基于電化學(xué)的分析測試條包括具有遠(yuǎn)端的電絕緣基底層和設(shè)置在電絕緣基底層上并且具有工作電極和反電極/參比電極的圖案化導(dǎo)體層。基于電化學(xué)的分析測試條還包括圖案化絕緣層、試劑層和圖案化間隔層，所述圖案化絕緣層具有被配置成暴露工作電極暴露部分和反電極/參比電極暴露部分的電極暴露窗口。此外，圖案化絕緣層和圖案化間隔層限定樣品接收腔室，所述樣品接收腔室具有位于電絕緣基底層的遠(yuǎn)端處的樣品接收開口并且延伸橫跨工作電極暴露部分和反電極/參比電極暴露部分。此外，試劑層設(shè)置在工作電極暴露部分和反電極/參比電極暴露部分上并且朝著樣品接收開口延伸到工作電極暴露部分和反電極/參比電極暴露部分的最遠(yuǎn)端之外不超過400 μ m。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于電化學(xué)的分析測試條的有益之處在于例如基于電化學(xué)的分析測試條的填充速率(如，體液樣品從基于電化學(xué)的分析測試條的同一接收腔室中的一點(diǎn)行進(jìn)到另一點(diǎn)的時(shí)間(在這種情況下，所述時(shí)間為流體在第一工作電極和第二工作電極之間行進(jìn)所耗費(fèi)的時(shí)間。通過電流增加至超出預(yù)定閾值來觸發(fā)速率測量的起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間-在這種情況下閾值電流為150nA)，并且填充速率波動(dòng)為有利地最優(yōu)化的。填充速率的下降可降低在分析物測定期間產(chǎn)生與填充速率相關(guān)的誤差信息的風(fēng)險(xiǎn)(誤差風(fēng)險(xiǎn)與由測試儀對(duì)第一工作電極和第二工作電極的結(jié)束電流執(zhí)行的精確度檢查有關(guān)。如果分析測試條填充太慢，則第一工作電極和第二工作電極的結(jié)束電流可為顯著不同的，由此導(dǎo)致錯(cuò)誤5信息，即，5秒之后的結(jié)束電流具有>20%差值)并且還可降低使用者在接收測定結(jié)果時(shí)經(jīng)受的延遲。填充速率波動(dòng)的下降可降低使用者對(duì)測試條與測試條之間的差異性的感知，所述差異性可引發(fā)問題或煩擾。
[0019]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于電化學(xué)的分析測試條的簡化分解圖。圖2為圖1的基于電化學(xué)的分析測試條的簡化半分解圖。圖3為圖1的基于電化學(xué)的分析測試條的電絕緣基底層、圖案化導(dǎo)體層、圖案化絕緣層、試劑層、圖案化間隔層和親水層的遠(yuǎn)端部分的簡化底部輪廓圖。圖4 為圖1的基于電化學(xué)的分析測試條的圖案化間隔層和親水層的簡化頂部輪廓圖。圖5A-圖5C為圖1的基于電化學(xué)的分析測試條的圖案化間隔層、親水層和頂層的簡化頂視圖。圖為根據(jù)本發(fā)明的在基于電化學(xué)的分析測試條裝配之前整合成單個(gè)部件(即，工程頂部條帶)的圖5A-圖5C的層的簡化輪廓圖。圖6為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于電化學(xué)的分析測試條的填充速率(即，以毫秒表示的“計(jì)時(shí)”)相對(duì)酶延伸部的曲線圖。
[0020]參見圖1-6，用于測定體液樣品(例如，全血樣品)中的分析物(諸如，葡萄糖)的基于電化學(xué)的分析測試條100包括電絕緣基底層120、圖案化導(dǎo)體層140、其中具有電極暴露窗口 180的圖案化絕緣層160、酶試劑層200、圖案化間隔層220、親水層240和頂層260。
[0021]基于電化學(xué)的分析測試條100的電絕緣基底層120、圖案化導(dǎo)體層140(其包括反電極/參比電極140a、第一工作電極140b和第二工作電極140c，具體地參見圖1和圖3)、圖案化絕緣層160、酶試劑層200、圖案化間隔層220、親水層240和頂層260的布置和排列使得在基于電化學(xué)的分析測試條100內(nèi)形成樣品接收腔室280。
[0022]盡管僅為了解釋的目的將基于電化學(xué)的分析測試條100示為包括三個(gè)電極，但包括本發(fā)明的實(shí)施例的基于電化學(xué)的分析測試條的實(shí)施例可包括任何合適數(shù)量的電極。
[0023]反電極/參比電極140a、第一工作電極140b、第二工作電極140c可由任何合適的材料形成，包括例如金、鈀、鉬、銦、鈦鈀合金和基于碳的導(dǎo)電材料。具體地參見圖3，圖案化絕緣層160的電極暴露窗口 180暴露反電極/參比電極140a的一部分、第一工作電極140b的一部分和第二工作電極140c的一部分(這些部分以虛線示于圖3中)。在使用期間，將體液樣品施用到基于電化學(xué)的分析測試條100并且轉(zhuǎn)移到樣品接收腔室280，由此可操作地接觸反電極/參比電極、第一工作電極和第二工作電極的暴露部分。
[0024]電絕緣基底層120可為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適的電絕緣基底層，包括例如尼龍基底、聚碳酸酯基底、聚酰亞胺基底、聚氯乙烯基底、聚乙烯基底、聚丙烯基底、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PETG)基底、或聚酯基底。電絕緣基底層可具有任何合適的尺寸，包括例如約5mm的寬度尺寸、約27mm的長度尺寸和約0.5mm的厚度尺寸。
[0025]電絕緣基底層120為分析測試條提供了易于操作的結(jié)構(gòu)，并且還充當(dāng)所施加(如，印刷或沉積)的后續(xù)層(如，圖案化導(dǎo)體層)的底部。應(yīng)該指出的是，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的分析測試條中所采用的圖案化導(dǎo)電層可采取任何適當(dāng)?shù)男螤睿⑶铱捎扇魏魏线m的材料形成，所述材料包括(例如)金屬材料和導(dǎo)電碳材料。
[0026]圖案化絕緣層160可例如由絲網(wǎng)漏印絕緣油墨形成。這樣的絲網(wǎng)漏印絕緣油墨可以商品名 “Insulayer” 從 Ercon (ffareham, Massachusetts, U.S.A)商購獲得。
[0027]圖案化間隔層220可例如由絲網(wǎng)漏印壓敏粘合劑形成，所述絲網(wǎng)漏印壓敏粘合劑可從 ApolloAdhesives (Tamworth, Staffordshire, UK)商購獲得。在圖1 至 5C 的實(shí)施例中，圖案化間隔層220限定樣品接收腔室280的外壁。
[0028]親水層240可例如為具有親水性質(zhì)的透明膜，該親水性質(zhì)可促進(jìn)基于電化學(xué)的分析測試條100由流體樣品(例如全血樣品)潤濕和填充。此類透明膜可從例如3M公司(Minneapolis, Minnesota, U.S.A)商購獲得。如果需要，可將圖案化間隔層220、親水層240和頂層260整合成如圖5中所示的單個(gè)部件260’。此整合部件也稱為工程頂部條帶(ETT)并且可為例如限定樣品接收腔室的側(cè)面和頂部的預(yù)構(gòu)造層合體。合適的親水層可從例如Coveme (SanLazzarodiSavena, Italy)商購獲得。
[0029]酶試劑層200可包括任何合適的酶試劑，其中酶試劑的選擇取決于待測的分析物。例如，如果血樣中的葡萄糖待測定，則酶試劑層200可包括葡萄糖氧化酶或葡萄糖脫氫酶以及用于功能操作所必需的其他成分。酶試劑層200可包括例如葡萄糖氧化酶、檸檬酸三鈉、檸檬酸、聚乙烯醇、羥乙基纖維素、亞鐵氰化鉀、消泡劑、熱解法二氧化硅、PVPVA和水。美國專利N0.6，241，862和N0.6，733，655中公開了關(guān)于酶試劑層的進(jìn)一步的詳細(xì)內(nèi)容和基于電化學(xué)的分析測試條的大概描述，這些專利的內(nèi)容全部以引用的方式并入本文。
[0030]具體地參見圖3，酶試劑層200設(shè)置在第一工作電極和第二工作電極暴露部分和反電極/參比電極暴露部分上并且朝著樣品接收開口的遠(yuǎn)端延伸到工作電極暴露部分和反電極/參比電極暴露部分的最遠(yuǎn)端之外不超過400 μ m。換句話講，酶試劑層在最遠(yuǎn)端電極上游延伸不超過400 μ m。此距離由圖3中標(biāo)記為“A”的箭頭界定。如上所述并且如通過圖6的數(shù)據(jù)所示，將酶試劑層的延伸部限制為< 400 μ m提供出意想不到的慢填充速率和意想不到的低填充波動(dòng)。
[0031]圖6為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于電化學(xué)的分析測試條的填充速率(即，以毫秒表示的“計(jì)時(shí)”) 相對(duì)酶延伸部的曲線圖。利用全血體液樣品和基于電化學(xué)的分析測試條來采集圖6的數(shù)據(jù)，所述基于電化學(xué)的分析測試條具有0.73微升的樣品接收腔室體積、0.130mm的樣品接收腔室高度、3.77mm的樣品接收腔室長度和1.50mm的樣品接收腔室主寬度。
[0032]參見圖6，顯而易見的是，就優(yōu)化(即，降低)填充速率和填充速率波動(dòng)而言，不超過400 μ m的延伸部并且具體地講200 μ m至400 μ m范圍內(nèi)的延伸部具有意想不到的有益效果。
[0033]已經(jīng)確定的是，就優(yōu)化填充速率和填充波動(dòng)而言，當(dāng)酶試劑層在體液樣品施用到基于電化學(xué)的分析測試條之前為相對(duì)親水的和/或具有白堊紋理(即，具有粉狀紋理)時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于電化學(xué)的分析測試條為尤其有利的。不受約束地假定，白堊樣酶試劑層在干擾體液流動(dòng)的微觀水平下對(duì)于電絕緣基底層具有弱粘附力。包含二氧化硅的酶試劑層可為相對(duì)親水的和/或具有白堊紋理。因此，當(dāng)酶試劑層包含二氧化硅時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于電化學(xué)的分析測試條也為尤其有利的。
[0034]基于電化學(xué)的分析測試條100可通過下述方式制造，例如:在電絕緣基底層120上順序排列地形成圖案化導(dǎo)體層140、圖案化絕緣層160、酶試劑層200、圖案化間隔層220、親水層240和頂層260?？墒褂帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這種順序排列形成，所述技術(shù)包括例如絲網(wǎng)印刷、照相平板印刷、凹版印刷、化學(xué)氣相沉積和條帶層合技術(shù)。
[0035]圖7為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于測定體液樣品中的分析物(例如，葡萄糖)的方法600的各階段的流程圖。在方法600的步驟610處，將體液樣品施用到基于電化學(xué)的分析測試條，使得施用的體液樣品填充基于電化學(xué)的分析測試條的樣品接收腔室。用于步驟610中的基于電化學(xué)的分析測試條具有含遠(yuǎn)端的電絕緣基底層并且還具有設(shè)置在電絕緣層上的圖案化導(dǎo)體層(具有工作電極和反電極/參比電極)?；陔娀瘜W(xué)的分析測試條還具有圖案化絕緣層、酶試劑層和圖案化間隔層，所述圖案化絕緣層具有被配置成暴露工作電極暴露部分和反電極/參比電極暴露部分的電極暴露窗口。此外，圖案化絕緣層和圖案化間隔層限定樣品接收腔室，所述樣品接收腔室具有位于電絕緣基底層的遠(yuǎn)端處的樣品接收開口并且延伸橫跨工作電極暴露部分和反電極/參比電極暴露部分。此外，酶試劑層設(shè)置在工作電極暴露部分和反電極/參比電極暴露部分上并且朝著樣品接收開口延伸到工作電極暴露部分和反電極/參比電極暴露部分的最遠(yuǎn)端之外不超過400 μ m。換句話講，酶試劑層在基于電化學(xué)的分析測試條的電極上游延伸不超過400 μ m,如此前參照?qǐng)D3所述。
[0036]方法600還包括測量基于電化學(xué)的分析測試條的電化學(xué)響應(yīng)(參見圖7的步驟620)，以及在步驟630處基于測量的電化學(xué)響應(yīng)來測定分析物。測量和測定步驟(即，步驟620和步驟630)可根據(jù)需要利用合適的相關(guān)測試儀來執(zhí)行。
[0037]一旦獲悉本公開，本領(lǐng)域技術(shù)人員就將認(rèn)識(shí)到，可容易地對(duì)方法600進(jìn)行改進(jìn)，以結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例和本文所述的基于電化學(xué)的分析測試條的任何技術(shù)、有益效果和特性。
[0038] 雖然本文顯示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，這樣的實(shí)施例僅以舉例的方式提供。本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)將不偏離本發(fā)明而想到多種變化、改變和替代方案。應(yīng)理解的是，本文描述的本發(fā)明實(shí)施例的多種替代形式可用于本發(fā)明的實(shí)施。確定認(rèn)為，以下權(quán)利要求書限定本發(fā)明的范圍，從而覆蓋落入這些權(quán)利要求的范圍內(nèi)的設(shè)備和方法以及它們的等同物。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測定體液樣品中的分析物的基于電化學(xué)的分析測試條，所述基于電化學(xué)的分析測試條包括: 具有遠(yuǎn)端的電絕緣基底層； 設(shè)置在所述電絕緣基底層上的圖案化導(dǎo)體層，所述圖案化導(dǎo)體層包括至少工作電極和反電極/參比電極； 具有電極暴露窗口的圖案化絕緣層，所述電極暴露窗口被配置成暴露工作電極暴露部分和反電極/參比電極暴露部分； 酶試劑層；和 圖案化間隔層， 其中所述圖案化絕緣層和所述圖案化間隔層限定樣品接收腔室，所述樣品接收腔室具有位于所述電絕緣基底層的遠(yuǎn)端處的樣品接收開口并且延伸橫跨所述工作電極暴露部分和所述反電極/參比電極暴露部分，并且 其中所述酶試劑層設(shè)置在所述工作電極暴露部分和所述反電極/參比電極暴露部分上，并且朝著所述樣品接收開口延伸到所述工作電極暴露部分和所述反電極/參比電極暴露部分的最遠(yuǎn)端之外不超過400Mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電化學(xué)的分析測試條，其中所述圖案化間隔層由親水材料形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的基于電化學(xué)的分析測試條，其中所述酶試劑層延伸的距離在200Mm至400Mm的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電化學(xué)的分析測試條，其中所述圖案化導(dǎo)體層包括第一工作電極、第二工作電極和反電極/參比電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電化學(xué)的分析測試條，其中所述分析物為葡萄糖并且所述體液樣品為血液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電化學(xué)的分析測試條，其中所述酶試劑層具有白堊紋理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電化學(xué)的分析測試條，其中所述酶試劑層包含二氧化硅。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于電化學(xué)的分析測試條，其中所述酶試劑層具有白堊紋理。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電化學(xué)的分析測試條，還包括: 未水層；和 頂層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于電化學(xué)的分析測試條，其中所述圖案化間隔層、親水層和頂層被整合成單個(gè)部件。
11.一種用于測定體液樣品中的分析物的方法，所述方法包括: 將體液樣品施用到基于電化學(xué)的分析測試條，使得所施用的體液樣品填充所述基于電化學(xué)的分析測試條的樣品接收腔室，所述基于電化學(xué)的分析測試條具有: 具有遠(yuǎn)端的電絕緣基底層； 設(shè)置在所述電絕緣基底層上的圖案化導(dǎo)體層，所述圖案化導(dǎo)體層包括至少工作電極和反電極/參比電極； 具有電極暴露窗口的圖案化絕緣層，所述電極暴露窗口被配置成暴露工作電極暴露部分和反電極/參比電極暴露部分； 酶試劑層；和 圖案化間隔層， 其中所述圖案化絕緣層和所述圖案化間隔層限定所述樣品接收腔室，所述樣品接收腔室具有位于所述電絕緣基底層的遠(yuǎn)端處的樣品接收開口并且延伸橫跨所述工作電極暴露部分和所述反電極/參比電極暴露部分，并且 其中所述試劑層設(shè)置在所述工作電極暴露部分和所述反電極/參比電極暴露部分上，并且朝著所述樣品接收開口延伸到所述工作電極暴露部分和所述反電極/參比電極暴露部分的最遠(yuǎn)端之外不超過400Mm ； 測量所述基于電化學(xué)的分析測試條的電化學(xué)響應(yīng)；以及 基于所測量的電化學(xué)響應(yīng)來測定所述分析物。
12.根據(jù)權(quán)利要 求11所述的方法,其中所述體液樣品為全血。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述分析物為葡萄糖。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述圖案化間隔層由親水材料形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述酶試劑層延伸的距離在200Mm至400Mm的范圍內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述圖案化導(dǎo)體層包括第一工作電極、第二工作電極和反電極/參比電極。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述酶試劑層具有白堊紋理。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述酶試劑層包含二氧化硅。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述酶試劑層具有白堊紋理。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述基于電化學(xué)的分析測試條還包括: 未水層；和 頂層。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述圖案化間隔層、親水層和頂層被整合成單個(gè)部件。
【文檔編號(hào)】C12Q1/00GK104185682SQ201380008523
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月7日
【發(fā)明者】N.懷特黑德, S.菲利普斯, D.莫里斯, J.麥克伊爾拉思, R.麥克萊奧, L.懷特, K.坎貝爾, R.達(dá)林, J.麥克拉倫, R.貝恩 申請(qǐng)人:生命掃描蘇格蘭有限公司