專利名稱：電化學生物傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電化學生物傳感器。更具體而言，本發(fā)明涉及包含導致由血球(hematocrits)引起的測量偏差急劇降低的試劑層組合物的電化學生物傳感器。該試劑層組合物含有酶、電子轉移介體、水溶性聚合物、脂肪酸(烷基鏈長度4-20個碳原子)，和季銨鹽。還公開了適用于本發(fā)明的試劑層組合物的各種類型的亞微升試樣體積電化學生物傳感器。
背景技術：
糖尿病的診斷和預防需要定期監(jiān)測血糖含量。通過單獨使用為手持式讀出裝置設計的條狀生物傳感器很容易進行。許多商用生物傳感器采用以下反應量化總血樣中的葡萄糖含量
(其中GOx表示葡萄糖氧化酶；GOx-FAD和GOx-FADH2分別表示葡萄糖氧化酶的氧化態(tài)和還原態(tài)；且Mox和Mred分別表示氧化的和還原的電子轉移介體。如反應中所示，葡萄糖通過將GOx-FAD還原成GOx-FADH2而被氧化為葡糖酸。還原的葡萄糖氧化酶將電子轉移到介體Mox上，并轉移到工作電極上。反應環(huán)的串連由施加在工作電極上的陽極電位驅動，并測量與葡萄糖含量成比例的氧化還原電流。
盡管電化學生物傳感器方便地用于監(jiān)測和控制血糖含量，但它們的精度受到血樣中存在的各種易氧化物質(例如抗壞血酸、尿酸、醋氨酚等)的極大影響。另一種嚴重的測量偏差由血液中的血球導致。來自易氧化物質的干擾可以通過采用具有比試劑層中的干擾物質更低的氧化電位的電子轉移介體而降低。然而，提出很少的實際溶液來降低來自血液中血球的測量偏差。它們教導了使用另外血球分離或分布在試劑層上的不含紅細胞的層(JP 1134461，JP 2000338076和US 5658444)，用氧化硅填料配制的可印刷試劑/血液分離糊料(US 6241862 B1)，以及與雙重激勵電位結合的化學計量學校正方法(WO 01/57510 A2)。然而公開的方法不能通過試劑混合物在工作電極上的簡單分散來實現，而要求在制造過程中額外的步驟或在印刷試劑層中大量損耗試劑來實現。
對于用一次性生物傳感器條進行血糖含量常規(guī)監(jiān)測的人而言，依賴于大量血球的偏差可以導致造成錯誤的判斷，甚至會付出生命的代價。

發(fā)明內容
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一個目的是提供能用于制備血球含量相關的偏差急劇降低的一次性生物傳感器的試劑層組合物。本發(fā)明中提供的試劑層組合物可以直接滴狀分散在生物傳感器條的工作電極上，從而顯著提高批量生產能力。
本發(fā)明的另一個目的是提供各種生物傳感器設計，其在用本發(fā)明的試劑層組合物制備時，其電分析性能得到提高。


本發(fā)明優(yōu)選實施方案的應用可參考附圖更好地理解，其中相同的參考數字用于相同和相應的部件，其中圖1是帶有根據本發(fā)明的進樣部件的電化學生物傳感器的分解透視圖；圖2是根據本發(fā)明優(yōu)選實施方案構建的逆向電極型生物傳感器的分解透視圖；圖3是表示帶有根據本發(fā)明的進樣部件和流體測定電極的逆向型電化學生物傳感器的分解透視圖；圖4是逆向型葡萄糖傳感器上各種干擾物質的影響曲線圖(a)葡萄糖；(b)葡萄糖+醋氨酚(660μM)；(c)葡萄糖+抗壞血酸(570μM)；(d)葡萄糖+尿酸(916μM)；圖5是表示逆向型葡萄糖傳感器對于葡萄糖標準溶液的靈敏度的校正曲線的圖；和圖6是用計時安培分析法獲得的逆向型葡萄糖傳感器對于葡萄糖標準溶液的動力學曲線圖。
圖7是舉例說明試樣流動性(作為時間的函數)與血球含量之間的關系圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明的電化學生物傳感器包含a)下層和上層基材；b)分別在下層基材或上層基材上形成的工作電極和參考(或反)電極；c)包含工作電極上形成的酶、電子轉移介體、水溶性聚合物和脂肪酸或其鹽的反應層；和d)下層與上層基材間形成的襯墊，其中襯墊提供有進樣槽、排氣管，以及進樣槽與排氣管交叉處的空隙的切割圖案。
本發(fā)明的電化學生物傳感器條包含a)下層和上層基材(典型地為聚合物膜)，其上通過導電材料(例如碳或金屬糊料、金屬蒸汽和導電聚合物)的絲網印刷或沉積形成了工作和輔助(反或參考)電極；b)Γ形試樣孔，其密封在由雙面粘合劑襯墊分開的兩個基材之間；c)試劑層，其提供依賴于實質上減少的血球含量的偏差。
可在相同的底層基材上，或在下層和上層基材上形成電極系統即(1)在相同底層基材上形成的工作電極和輔助電極(或參考電極)；和(2)分別在底層和面層基材上形成的，互相面對面排列的工作電極和輔助電極(逆向型電極參見E.K.Bauman等，Analytical Chemistry，37卷，第1378頁，1965；K.B.Oldham的“MicroelectrodesTheory and Applications，”KluwerAcademic Publishers，1991)。可在工作電極后面的底層基材上提供另外的電極，以測量全血試樣的流動性。由于血球改變血液的流動性和電導率，通過生物傳感器條的毛細孔的取樣時間隨全血試樣中的血球含量而成比例變化。這種血液試樣流動性的變化可用于校正血糖測量中與血球含量相關的偏差。
Γ形試樣孔可以快速、準確和方便地從生物傳感器條尖端引入血樣。進樣孔包括進樣槽、排氣管和空隙，其中進樣槽與槽端下面的排氣管交叉，在交叉處留下空隙。該空隙有助于保持不變的和準確的試樣體積，用于槽內測量，通過排氣管排出多余的試樣，并且該空隙還可以進一步用于放置流動性測量電極。
簡單地通過分配含有酶(例如葡萄糖氧化酶、乳酸鹽氧化酶等)、電子轉移介體、水溶性聚合物(例如乙酸纖維素、聚乙烯醇、聚吡咯等)，和血球干擾還原劑(具有4-20碳原子的烷基鏈的脂肪酸)，以及親脂季銨鹽的試劑層組合物溶液在生物傳感器條的工作電極上而形成本發(fā)明的試劑層。
此外，本發(fā)明的生物傳感器包含在上層基材上的觀察孔，其位于試樣孔的交叉封蓋處。觀察孔可以通過部分上層基材看到下層基材上的流動性測定電極，以觀察試樣充填情況。
參考圖1，電化學生物傳感器包含用于形成電化學傳感器和進樣孔的襯墊200和下層基材400及上層基材300。襯墊200的一端內形成進樣槽101、排氣管102和空隙103。值得注意的是，在襯墊條中部形成的窄孔形進樣槽101，在略低于槽形孔端部處以大致垂直的方式，與排氣管102連接，在連接點后形成空隙103?？傮w而言，進樣槽101、排氣管102和空隙103構成進樣部分100。
進樣槽101是可以將試樣引入生物傳感器的通道，而且排氣管102是空氣的通道。由于毛細管作用，將待測試的試樣引入進樣部分100中，并且通過排氣管102排出空氣。
空隙103提供空位，并減少在進樣槽101與排氣管102的連接點處經常發(fā)生的氣囊現象。氣囊現象的發(fā)生導致測量不準確，因此空隙103保證了準確和可重復的取樣。
排氣管102與進樣槽101的寬度間的比值(排氣管102的寬度與進樣槽101的寬度的比值)不大于1∶2。最優(yōu)選的范圍為1∶5-1∶2。比值低于1∶2保證了進樣槽101中包含準確量的試樣，使通過排氣管102溢出充注的量最少。
在圖1中，所示意的進樣槽101與排氣管102間的連接角(φ)為90°。但是，根據本發(fā)明的另一個實施方案，該角度可在約45°至約135°，優(yōu)選的約75°至約105°的范圍內變化。
也如圖1所示，空隙103從進樣槽101延伸過連接點。為了保證不形成氣泡的準確量的試樣，要求對包括空隙103的進樣槽101進行親水處理。
本發(fā)明的進樣部分100具有引入0.1-3.0μl試樣的容量。更優(yōu)選此容量為0.1-1.0μl；最優(yōu)選為0.3-0.7μl。小于0.1μl的試樣太少，不能在現有生物傳感器的誤差范圍內進行準確測量。同時大于3.0μl的試樣又太多。在優(yōu)選的實施方案中，對正好0.5μl的試樣獲得了準確的測量。
壓制由聚酯、聚氯乙烯或聚碳酸酯構成的有機聚合物膜產生了下層和上層基材間的墊片200的引入。它可通過壓制由有機聚合物制成的雙面粘合劑膜，或絲網印刷具有圖1所示圖案的粘合劑層來制備。
以下詳細描述進樣部分100的工作原理。
首先，當試樣剛與進樣槽101的入口接觸，就借助毛細管作用將試樣導入進樣槽101，使進樣槽101充滿試樣至空隙103。然后多余試樣前進到排氣管102。在此，通過將排氣管102寬度與進樣槽101寬度之比控制在1∶2以下，可使試樣溢出最小，且親水空隙103消除了在進樣槽101與排氣管102之間的連接點處發(fā)生的氣袋形成現象。
根據本發(fā)明優(yōu)選實施方案，假定進樣容量0.5μl，根據血球含量、血樣儲存條件和所用抗凝劑類型，進樣部分100在約200-2000ms內充注血樣。作為血球含量的函數，新鮮血樣通常在約200-800ms內充注0.5μl的試樣管。
本發(fā)明的進樣部分100可用于各種類型的生物傳感器，包括平板型生物傳感器(僅在底部基材上形成電極)、逆向型生物傳感器(其工作電極和反電極分別形成于底部基材和上層基材上)、差分平板型生物傳感器、差分逆向型生物傳感器，或帶有流動性測定電極的逆向型生物傳感器。
圖2舉例說明具有進樣部分100的逆向型生物傳感器，其特征在于，底部基材400，其上印刷有工作電極104和電極連接器106，并且氧化酶和電子轉移介體固定在工作電極104上；具有進樣部分100的進樣墊片200；在底部印刷了參考電極105和電極連接器106的上層基材300。可以如圖所示形成進樣部分100，但只要進樣槽101與排氣管102相通，并在相通點形成空隙103即可使本發(fā)明滿足；也可進行如上詳述改進空隙103的結構。
可以與具有進樣部分100的平板型生物傳感器相同的方式完成具有進樣部分100的逆向型生物傳感器的構成。
圖3表示具有試樣流動性測定能力的逆向型生物傳感器，其特征在于下層基材400，其上印刷了工作電極104、電極連接器106、流動性測量電極107和生物傳感器識別電極108，且工作電極104上固定了氧化酶和電子轉移介體；包括進樣部分100的進樣墊200；以及上層基材300，其底部印刷了參考電極105和電極連接器106。注意參考電極可印刷在除充注試樣的觀察孔和注冊商標條的區(qū)域外的整個上層基材上，以提供更精致的外觀。可以如圖所示形成進樣部分100，但只要進樣槽101與排氣管102相通，并在相通點形成空隙103即可以使本發(fā)明滿足；也可以如上詳述改進空隙103的結構。試樣流動性作為接近進樣口的電極105的第一接觸點與位于空隙103或排氣管102處的流動性測定電極107之間的試樣充注速度的函數確定。
可以由陶瓷、玻璃或聚合物材料制成用于上述生物傳感器的下層或上層基材的任何基材，其中優(yōu)選聚酯、聚氯乙烯或聚碳酸酯的有機聚合物?？梢允褂脤щ姴牧?，例如銀環(huán)氧化物(Silver epoxy)、銀/氯化銀、碳、氧化還原電偶，或含有樹脂粘合劑的改性導電碳糊料實現諸如參考電極、工作電極和輔助電極的電極的制備?？梢詫⑦@些材料通過絲網印刷法、氣相沉積然后刻蝕的方法，或導電膠帶粘合形成為參考電極、反電極和工作電極。
上述具有進樣部分100的生物傳感器具有許多優(yōu)點。
(1)當將試樣快速導入生物傳感器時，可以減少進樣槽與排氣管間相通點處發(fā)生的氣囊現象。
(2)由于進樣部分100通過狹窄入口和排氣管封閉很好，因此本發(fā)明的生物傳感器通過最小的蒸發(fā)而保持恒定的試樣濃度，從而提高分析的再現性。此外，當采用條形并從儀器移開時，本發(fā)明比其他類型的進樣方式可以更好地包容試樣，從而顯著減少污染的可能性。
(3)其中進樣槽和排氣管以大致垂直的方式相通的配備有進樣部分100的生物傳感器能快速導入預定量的血樣，增加準確性和再現性。
(4)當本發(fā)明應用于人體器官時，更容易允許通過生物傳感器尖端采血。
簡單地通過分散一滴(約300-500nL)試劑層組合物溶液，可以在工作電極上形成試劑層。試劑層組合物溶液可以含有用于目標分析物的酶(氧化酶、酯酶或脫氫酶)、電子轉移介體、各種水溶性聚合物和血球干擾還原劑。
對于血糖測量生物傳感器系統，可采用葡萄糖氧化酶或葡萄糖脫氫酶。在此，應當注意盡管描述了用于分析血糖含量的生物傳感器，本發(fā)明可以將合適的酶和電子轉移介體引入電極體系，使得可以定量地分析各種試樣，其包括生物物質，如代謝物例如膽固醇、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(huán)境材料，農業(yè)和工業(yè)材料，以及食品材料。例如，可以分別使用葡糖氧化酶、乳酸氧化酶、膽固醇氧化酶、機酸酐氧化酶、辣根過氧化物酶或醇氧化酶來定量分析膽固醇、乳酸、肌酸酐、過氧化氫和醇。
為工作電極提供的電子轉移介體可采用二茂鐵或其衍生物、醌或其衍生物、有機傳導鹽或viologen。優(yōu)選的電子轉移介體是能形成氧化還原電子對的混和價化合物，包括六胺氯化釕(III)、鐵氰化鉀、亞鐵氰化鉀、二甲基二茂鐵、二茂鐵、二茂鐵(ferocene)-一羧酸、7，7，8，8-四氰基醌二甲烷、四硫富瓦烯、二茂鎳、N-甲基酸鎓(methylacidinium)、四硫代并四苯、N-甲基菲鎓(methylphenazinium)、氫醌、3-二甲氨基苯甲酸、3-甲基-2-苯并噻唑啉酮腙(benzothiozolinone)、2-甲氧基-4-烯丙基酚、4-氨基安替比林、二甲基苯胺、4-氨基安替比林、4-甲氧基萘酚、3，3’，5，5’-四甲基聯苯胺、2，2-連氮基-二[3-乙基苯并噻唑啉(ethylbenzthiazoline)磺酸酯]、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。在這些當中，優(yōu)選用于建議的生物傳感器體系的電子轉移介體是六胺氯化釕(III)，因為它滿足幾個條件(1)其氧化態(tài)和還原態(tài)在水溶液中都是穩(wěn)定和可逆的；(2)還原的電子轉移介體對氧無反應性；(3)其表觀電位低足以使干擾物質如抗壞血酸、尿酸和醋氨酚的影響最小化；(4)還原的電子轉移介體的氧化對pH值不敏感；和(5)它不與電化學干擾物質如抗壞血酸、醋氨酚和尿酸反應。
水溶性分子(溶解在PBS緩沖液中之前的固體成分為0.1-10重量％，pH6.5)選自水溶性聚合物，如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、全氟磺酸酯、羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)、羰甲基纖維素(CMC)、乙酸纖維素、聚酰胺等。將水溶性分子加入至試劑層組合物溶液中有助于分散或穩(wěn)定酶。優(yōu)選PVP和HPC用于制備本發(fā)明的試劑層組合物溶液。
可以將含有4-20碳原子的直鏈烷基鏈的脂肪酸溶解在水或可混溶水的溶劑中，并且以所有固體成分的0.1-20重量％的量加入至試劑溶液中。優(yōu)選使用含有6-12碳原子的烷基鏈的飽和脂肪酸或其鹽它們包括己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一酸和月桂酸。脂肪酸的加入極大地有助于減小與血球相關的偏差。另一方面，脂肪酸傾向于縮短生物傳感器的線性動態(tài)范圍，特別是在高濃度區(qū)域。
季銨鹽如十二烷基三甲基銨、肉桂基三甲基銨、十六烷基三甲基銨、十八烷基三甲基銨、四己基銨等的鹵化物化合物與脂肪酸補救了這一問題，同時基本上減小了與血球相關的偏差。季銨鹽以所有成分的0.1-30重量％的量加入到試劑層組合物溶液中。
通過以下實施例可以更好地理解本發(fā)明，但實施例的提出是為了舉例說明，而不認為是限制本發(fā)明。
具體實施例方式
實施例1不含脂肪酸的試劑層組合物溶液的制備將含有30mg的六胺氯化釕(III)(41.6重量％)、1mg的羧甲基纖維素(1.4重量％)、1mg的三硝基甲苯(Triton)X-100(1.4重量％)，和40mg的葡萄糖氧化酶(55.6重量％)的混合物溶解在1ml的PBS緩沖溶液中(pH6.5)(pH6.4)，并濾除溶液中殘余的顆粒。將試劑溶液置于氣動分配器(EFDXL100)的注射器中。
實施例2包含脂肪酸的試劑層組合物溶液的制備將含有30mg的六胺氯化釕(III)(32.6重量％)、1mg的羧甲基纖維素(0.8重量％)、5mg的聚乙烯吡咯烷酮(4重量％)、1mg的三硝基甲苯X-100(0.8重量％)，20mg的月桂酸(15.7重量％)、30mg的肉豆蔻基三甲基溴化銨(23.6重量％)，和40mg的葡萄糖氧化酶(31.5重量％)的混合物溶解在1ml的PBS緩沖液中(pH6.4)，并濾除溶液中殘余的顆粒。將試劑溶液置于氣動分配器(EFD XL100)的注射器中。
實施例3逆向型雙電極生物傳感器的制備如圖2所示，用導電碳糊料絲網印刷工作電極104和電極連接器106，并且在140℃下固化5分鐘。然后，在電極連接器106一端用銀糊料絲網印刷電路連接器。用碳糊料絲網印刷具有印刷電極作為參考(輔助)電極105的上層基材并固化。最后，將參考電極105的端部用銀糊料絲網印刷為電路連接器，制備生物傳感器。
通過按壓由聚酯制成的雙面膠帶，將包含進樣槽101、排氣管102和空隙103的進樣墊片200放置于下層基材上。排氣管102與進樣槽101的寬度之比為2∶1，并將＝進樣部分100中的血樣總量調節(jié)到0.5μl。
將實施例1或實施例2的試劑層組合物溶液涂布在工作電極104上，并在45℃下放置30分鐘至干燥。
將上層基材300按壓在進樣墊片200上，以使其與分散了試劑的下層基材400的電路連接器連接，完成圖2所示的生物傳感器。
實施例4帶有流動測定電極的生物傳感器的制備具有流動性測定電極107的生物傳感器是逆向型生物傳感器，根據與實施例3所舉例說明的相同的方式制備，不同的是在整個上層基材上印刷反電極(圖3)。流動性測定電極的尖端置于進樣部分的空隙103處。
將實施例1或實施例2的試劑層組合物溶液涂布在工作電極104上，并在45℃下放置30分鐘至干燥。
將上層基材300按壓在進樣墊片200上，使其與分散了試劑的下層基材400的電路連接器連接，完成圖3所示的生物傳感器。
<試驗實施例1>干擾物質在逆向型葡萄糖傳感器上的影響在如實施例3所述制備的逆向型葡萄糖傳感器上，通過以下試驗測量干擾物質如抗壞血酸、醋氨酚或尿酸的影響。葡萄糖傳感器的平均體積為0.5μl。
具體而言，分別測量對下列溶液的總響應電流(a)含有177mg/dL葡萄糖的磷酸鹽緩沖劑(pH6.4)(pH7.4)標準溶液，(b)含有177mg/dL葡萄糖+660μM醋氨酚的磷酸鹽緩沖液，(c)含有177mg/dL葡萄糖+570μM抗壞血酸的磷酸鹽緩沖液，或(d)含有177mg/dL葡萄糖+916μM尿酸的磷酸鹽緩沖液。通過在工作電極104(與參考電極比較)上施加+0.2V電位后5秒讀取計時電流響應來測量該電流。結果示于圖4。
圖4所示為在施加+0.2V的電位時，傳感器受干擾物質存在的影響不明顯。
<試驗實施例2>逆向型葡萄糖傳感器對標準葡萄糖溶液的校正曲線檢驗在實施例3中制備的逆向型葡萄糖傳感器對葡萄糖標準溶液的靈敏度。
具體而言，在相對于參考電極施加0.2V電位的電場下，在每個濃度0、50、150、300、450或600mg/dL下測量電流值10次。施加到進樣部分的試樣量為0.5μl，充注時間不超過200ms。在通過施加0.2V達3秒以導入試樣后2秒進行測量，在5秒內讀取電流值。由此獲得的校正曲線示于圖5。
由此獲得的動態(tài)曲線示于圖6，其中相應的曲線表示葡萄糖濃度為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)。
如圖6所示，斜率為0.093[μA/(mg/dL)]，相關系數為0.997。從這些結果，證實電化學生物傳感器具有優(yōu)異的線性靈敏度(圖5)。
<試驗實施例3>血液流動性的測量和血球偏差的校正如實施例4所述，制備配備有流動性測定電極的生物傳感器。向工作電極104和流動性測定電極107施加200mV的電位(相對于參考電極105)。當通過進樣槽101導入血樣時，檢測到電流的突變，并且開始時間測量。一旦試樣到達空隙103，檢測第二個峰值電流，并記錄第一和第二峰值電流間的時間間隔。進樣時間與血球含量間的關系示于圖7。試驗用經氟化鈉處理的含有180mg/dL葡萄糖和不同血球含量的全血進行。
由以上結果得到擬合方程。

Y＝-72.23+0.58691X-0.00084073X2-1.1211×10-6X3+5.7521×10-9X4-9.1172×10-12X5。
(其中Y是由用流動性測定電極測量的試樣充注時間X估計的血球含量。)表1所示為由試樣充注速度和時間估計的血球含量。
表1.由實施例4制備的生物傳感器的試樣充注時間估計的血球含量

在單個試驗中，校正曲線用各種血球含量的全血獲得，并公式化了血球含量與相應斜率之間的關系(表2)。
表2、不同血球含量下的校正曲線

用這種方式派生出的校正因子用于再校正相對于具有40％血球含量的全血測量的葡萄糖含量，得到提供與血球無關的葡萄糖濃度的生物傳感器。首先從表頭讀取進樣速度，確定血樣中的血球含量，然后查閱提供了相應的校正曲線的表，并從所測電流確定葡萄糖含量。表3表示如上進行的試驗結果。
表3、全血中的葡萄糖濃度；用流動性測定電極測量的進樣速度和用表2中的校正曲線估計全血中的葡萄糖含量

流動性測定電極還區(qū)別異常流動的血樣，即血球含量太高或太低的試樣，和由于形成氣泡而堵塞了導入的血樣。在此情況下，可以將測量裝置設置成為對測量發(fā)出報警信號或錯誤代碼。
<試驗實施例4>由含脂肪酸試劑層減小的干擾血球如實施例4所述，制備生物傳感器條。將用肝素處理的全血樣離心分離血漿和血球，并重新混和得到三種不同血球含量(20、40和60％)的血樣。用實施例1和實施例2的試劑層制備的生物傳感器評價三種不同葡萄糖濃度下的血球對葡萄糖測量的影響。結果列于表4和5。很明顯用實施例2的試劑制備的生物傳感器顯著降低了血球的影響，提供的對于40％血球含量的相對誤差在臨床上可接受的范圍內。
表4、血球對用實施例1的試劑層制備的生物傳感器測量葡萄糖的影響

*與40％血球含量相關的偏差％＝{(生物傳感器的葡萄糖含量/YSI的葡萄糖含量)/(生物傳感器在40％血球下的葡萄糖含量/YSI在40％血球下的葡萄糖含量)-1}×100表5、血球對用實施例2的試劑層制備的生物傳感器測量葡萄糖的影響

表5中總結的結果表明，基于實施例2試劑的生物傳感器表現出對不同血球含量(從20％到60％)的干擾響應顯著降低，其相對于40％血球含量的測量偏差小于10％。
借助于本發(fā)明優(yōu)選實施方案描述了實施例。然而，不應該理解為這種公開限于本發(fā)明的清楚說明。將本發(fā)明的說明書和權利要求解釋為覆蓋本發(fā)明真實范圍內的所有變化和修正。
權利要求
1.一種電化學生物傳感器，其包含下層基材；上層基材；分別在所述的下層基材或所述上層基材上形成的工作電極和參考(或反)電極；在所述工作電極上形成的反應層，所述的反應層含有酶、電子轉移介體、水溶性聚合物和脂肪酸或其鹽；和在所述下層和上層基材間形成的墊片，其中所述墊片提供了切割圖案的進樣槽、排氣管，和在進樣槽與排氣管交叉處的空隙。
2.根據權利要求1所述的生物傳感器，其中所述工作電極和參考電極形成于同一基材上。
3.根據權利要求1所述的生物傳感器，其中所述工作電極和參考電極形成于不同基材上。
4.根據權利要求1所述的生物傳感器，其在所述下層基材上還包含流動性測定電極。
5.根據權利要求1所述的生物傳感器，其中所述的脂肪酸或其鹽含有4-20個碳原子的烷基鏈，并且其加入量為所有成分的0.1-20重量％。
6.根據權利要求1所述的生物傳感器，其中所述脂肪酸選自飽和脂肪酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一酸、月桂酸、十三酸、肉豆蔻酸、十五酸、棕櫚酸、十七酸、硬脂酸、十九酸和花生酸。
7.根據權利要求1所述的生物傳感器，其中所述脂肪酸產生了降低由血球引起的測量偏差的效果。
8.根據權利要求1所述的生物傳感器，其中所述反應層還含有所有成分的0.1-30重量％的季銨鹽。
9.根據權利要求8所述的生物傳感器，其中所述的季銨鹽選自十二烷基三甲基銨、肉桂基三甲基銨、十六烷基三甲基銨、十八烷基三甲基銨和四己基銨的鹵化物化合物。
10.根據權利要求1所述的生物傳感器，其中所述的酶選自葡萄糖氧化酶、葡萄糖脫氫酶、膽固醇氧化酶、膽固醇酯酶、乳酸鹽氧化酶、抗壞血酸氧化酶、醇氧化酶、醇脫氫酶和膽紅素氧化酶。
11.根據權利要求1所述的生物傳感器，其中所述電子轉移介體選自六胺氯化釕(III)、鐵氰化鉀、亞鐵氰化鉀、二甲基二茂鐵、二茂鐵、二茂鐵-一羧酸、7，7，8，8-四氰基醌二甲烷、四硫富瓦烯、二茂鎳、N-甲基酸鎓、四硫代并四苯、N-甲基菲鎓、氫醌、3-二甲氨基苯甲酸、3-甲基-2-苯并噻唑啉酮腙、2-甲氧基-4-烯丙基酚、4-氨基安替比林、二甲基苯胺、4-氨基安替比林、4-甲氧基萘酚、3，3’，5，5’-四甲基聯苯胺、2，2-連氮基-二[3-乙基苯并噻唑啉磺酸酯]、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。
12.根據權利要求11所述的生物傳感器，其中所述電子轉移介體是六胺氯化釕(III)。
13.權利要求1所述的生物傳感器，其中所述水溶性聚合物用于分散和穩(wěn)定所述酶，并選自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、全氟磺酸酯、羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)、羧甲基纖維素(CMC)、乙酸纖維素酯、葡聚糖和聚酰胺。
14.根據權利要求1所述的生物傳感器，其中所述排氣管寬度與進樣槽的寬度之比不大于1∶2。
15.根據權利要求1所述的生物傳感器，其中所述進樣槽具有保持0.1-1.0μl液體試樣的能力。
16.根據權利要求1所述的生物傳感器，其中所述進樣槽與排氣管以75-105°的角度相交，且從相交點到槽端部提供所述的空隙。
17.根據權利要求4所述的生物傳感器，其中所述流動性測定電極用于修正與血球含量相關的偏差。
18.根據權利要求1所述的生物傳感器，在所述上層基材上進一步包含位于試樣管的交叉封蓋處的觀察孔。
全文摘要
本發(fā)明提供了可以顯著降低由血球引起的測量偏差的試劑層組合物。向由酶、電子轉移介體和幾種水溶性聚合物組成的常用試劑層組合物中加入脂肪酸(4－20碳原子)和季銨鹽，不僅降低了與血球含量相關的偏差，還提供了非常穩(wěn)定的延長期性能。還公開了適合使用本發(fā)明的試劑層組合物的各種類型的亞微升試樣體積電化學生物傳感器。
文檔編號G01N27/416GK1573324SQ20041002837
公開日2005年2月2日 申請日期2004年3月9日 優(yōu)先權日2003年6月9日
發(fā)明者崔剛, 俞在炫, 金文煥, 金周勇, 嚴正熙, 南學鉉, 車根植 申請人:愛-森斯株式會社