專利名稱：傳感器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)液體樣品尤其是生物樣品例如血樣或尿樣中的被分析物進(jìn)行量化的傳感器裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，已經(jīng)開發(fā)出了各種各樣的利用酶或類似物的特定反應(yīng)或抗體或類似物的特異性反應(yīng)的傳感器裝置。酶與被分析物催化反應(yīng)以生產(chǎn)不同于被分析物的化合物，抗體和被分析物發(fā)生相互作用并結(jié)合被分析物以產(chǎn)生復(fù)合物。
下面以葡萄糖量化方法作為在液體樣品中量化一種底物(被分析物)方法的例子。一種公知的葡萄糖量化的電化學(xué)方法是使用葡萄糖氧化酶(EC1.1.3.4以下簡(jiǎn)稱GOD)、電子介體和電極的方法。
GOD(葡萄糖氧化酶)選擇性地使得作為底物的β-D-葡萄糖氧化，并將其轉(zhuǎn)化為D-葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯。在被GOD氧化的氧化反應(yīng)中，如果反應(yīng)溶液含有合適的電子介體，例如氰鐵酸鉀、金屬螯合物例如二茂鐵衍生物，或者有機(jī)化合物例如醌衍生物，經(jīng)氧化的電子介體被來(lái)自葡萄糖的電子還原。被還原的電子介體產(chǎn)生的數(shù)量和它的產(chǎn)生速度取決于葡萄糖在液體樣品中的濃度。因此，通過氧化電極處的被還原的電子介體，可測(cè)量氧化電流，并獲得所產(chǎn)生的氧化電子介體的量或其產(chǎn)生速度，能夠?qū)ζ咸烟沁M(jìn)行量化。
能夠?qū)ζ咸烟沁M(jìn)行簡(jiǎn)單量化的已有的葡萄糖傳感器的例子是這樣一種傳感器裝置，其中電極上攜帶有穩(wěn)態(tài)的已知量GOD(葡萄糖氧化酶)和所述電子介體(例如參見專利文獻(xiàn)1)。該生物傳感器是可拆卸地連接至測(cè)量裝置，并且通過簡(jiǎn)單地將液體樣品引入到傳感器的試劑容納部分，從而能夠很容易測(cè)定葡萄糖的濃度。這樣的方法不僅能夠用于葡萄糖的量化也能夠用于對(duì)液體樣品中包含的其他底物或者化合物進(jìn)行量化。
例如，包含在液體樣品中的抗原的量化是通過使用與所述抗原具有高度選擇結(jié)合親和力的抗體來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在這些測(cè)量方法中，通過檢測(cè)抗原-抗體反應(yīng)形成的凝聚復(fù)合物的測(cè)量方法是公知的。代表性的測(cè)量方法包括濁度測(cè)定法、比濁法以及玻片凝集法。由于抗體及其抗原在量化時(shí)是均勻分布于溶液中的，因此這些測(cè)量方法總稱為均相免疫反應(yīng)測(cè)定(例如參加專利文件2)。
在此情況下，抗原和抗體之間的反應(yīng)導(dǎo)致了凝聚復(fù)合物的形成，因此反應(yīng)系統(tǒng)變得渾濁?；鞚岫热Q于抗原和抗體的數(shù)量。
濁度測(cè)定法和比濁法是利用濁度的光學(xué)檢測(cè)方法。特別地，濁度測(cè)量法是基于被反應(yīng)系統(tǒng)散射的光的量的測(cè)量方法，比濁法是基于在反應(yīng)系統(tǒng)中由于發(fā)生散射而導(dǎo)致透射光數(shù)量減少的一種方法。大體上，這些方法能夠測(cè)量作為測(cè)量目標(biāo)的同一反應(yīng)系統(tǒng)，能夠被這些方法中的一種測(cè)量的目標(biāo)也能夠被另一方法測(cè)量。
玻片凝集法是通過視覺檢測(cè)由于在載玻片或類似物上凝聚復(fù)合物的形成而導(dǎo)致的濁度，可以采用與濁度測(cè)定法和比濁法所測(cè)量的相同反應(yīng)系統(tǒng)。
免疫凝集檢測(cè)是一種免疫測(cè)定法。當(dāng)抗體結(jié)合到抗原上的反應(yīng)發(fā)生時(shí)，就產(chǎn)生了交聯(lián)的抗原-抗體復(fù)合物和它們的凝聚體。其結(jié)果為，在液體樣品中出現(xiàn)了相對(duì)較大尺寸的顆粒。根據(jù)這種方法，確信的是通過使用在其液體樣品容納部分中帶有多種抗體的傳感器能夠?qū)乖M(jìn)行量化。例如，通過測(cè)量反應(yīng)溶液中具有特定波長(zhǎng)的散射光的強(qiáng)度，能夠判斷包含在液體樣品中、與之相關(guān)的抗原的濃度。
上述傳感器配備有一次性的傳感器體部。在此情況下，主要由酶和電子介體或者抗體和水溶性聚合物的組合所構(gòu)造成的試劑層以幾乎干燥的狀態(tài)被置于液體樣品容納部分上。這樣，液體樣品中的試劑溶解比較緩慢，從而導(dǎo)致測(cè)量/量化時(shí)間較長(zhǎng)的問題。
另外，在進(jìn)行一系列的測(cè)量時(shí)，測(cè)量環(huán)境(例如每個(gè)試劑是如何被引入的以及溫度情況)并不必須相同，因此在各個(gè)測(cè)量過程中試劑的溶解也不盡相同。所以存在即使當(dāng)被分析物的濃度相同時(shí)量化的結(jié)果也可能不同的問題。
為了解決這些問題，例如，專利文件3提出了這樣一種測(cè)量裝置，其傳感器和傳感器容納體具有攪拌器的作用，以便用于攪拌一單元中的液體樣品，專利文件4提出了可以振動(dòng)的半導(dǎo)體生物傳感器。
專利文件1日本公開專利，專利號(hào)為特開平03-202764專利文件2日本公開專利，專利號(hào)為2003-66047
專利文件3日本公開專利，專利號(hào)為特開昭62-145159專利文件4日本公開專利，專利號(hào)為特開平1-206254發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在專利文件3和4中揭露的傳感器需要一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，例如馬達(dá)或者壓電致動(dòng)器，以便用于使得攪拌器旋轉(zhuǎn)或者使得傳感器振動(dòng)，因此使得這種裝置比較復(fù)雜而且尺寸較大。
由于存在上述問題，因此，本發(fā)明的目的在于提供這樣一種傳感器裝置，其能夠快速并均勻溶解試劑，具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并且能夠減小尺寸。
解決技術(shù)問題的技術(shù)方案為了解決上述問題，本發(fā)明的傳感器裝置包括容納部件，其具有用于容納包含有被分析物的液體樣品的液體樣品容納部分。與液體樣品中的被分析物反應(yīng)或發(fā)生作用的試劑以及起泡劑位于容納部件的這樣一個(gè)位置中，即，在所述位置處，液體樣品和與液體樣品接觸時(shí)起泡的起泡劑與被引入液體樣品容納部分的液體樣品接觸。
起泡劑優(yōu)選通過產(chǎn)生二氧化碳起泡。
起泡劑優(yōu)選為至少包括碳酸氫鹽或者碳酸鹽。
優(yōu)選的是，有機(jī)酸被保持在容納部件的上述位置處。
有機(jī)酸優(yōu)選為選自以下組中的至少一種，所述組包括馬來(lái)酸，馬來(lái)酸酐，丁二酸，丁二酸酐，鄰苯二甲酸，鄰苯二甲酸酐，檸檬酸，反丁烯二酸以及酒石酸。
液體樣品優(yōu)選為來(lái)自活體的液體。
試劑優(yōu)選為酶或者抗體。
液體樣品容納部分的至少一部分表面優(yōu)選經(jīng)過親水處理。
優(yōu)選的是，提供一種使用上述傳感器裝置用于測(cè)量液體樣品中被分析物的儀器或方法。
也就是說，本發(fā)明提供了一種測(cè)量?jī)x器，包括用于容納傳感器裝置的傳感器容納體；檢測(cè)器，用于檢測(cè)由被分析物產(chǎn)生的來(lái)自傳感器裝置的信號(hào)；和處理器，該處理器基于所述信號(hào)計(jì)算液體樣品中被分析物的濃度。
進(jìn)一步地，本發(fā)明也提供了一種用于檢測(cè)液體樣品中的被分析物的方法。所述方法包括以下步驟將液體樣品引入傳感器裝置；在液體樣品中產(chǎn)生的氣泡到達(dá)液體樣品的液面后，檢測(cè)由被分析物產(chǎn)生的來(lái)自傳感器裝置的信號(hào)；以及基于所述信號(hào)計(jì)算液體樣品中被分析物的濃度。
本發(fā)明的技術(shù)效果本發(fā)明能夠提供一種傳感器裝置，其能夠快速并均勻溶解試劑，具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并且能夠減小尺寸。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的傳感器裝置的分解透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的傳感器裝置的分解透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例4的傳感器裝置的分解透視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例5的傳感器裝置的分解透視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例6的傳感器裝置的透視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例7的傳感器裝置的透視圖；圖7是圖6沿著A-A線截取的剖面圖；圖8是如圖6所描述的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例7的傳感器裝置的分解透視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例7的傳感器裝置的改進(jìn)實(shí)施例的透視圖；圖10是沿著圖9的B-B線截取的剖面圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例7的傳感器裝置的另一個(gè)改進(jìn)實(shí)施例的分解透視圖；以及圖12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例7的傳感器裝置的另外一個(gè)改進(jìn)實(shí)施例的分解透視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及的傳感器裝置包括容納部件，其具有用于容納包含有被分析物的液體樣品的液體樣品容納部分。與液體樣品中的被分析物反應(yīng)或發(fā)生作用的試劑以及與液體樣品接觸時(shí)起泡的起泡劑位于容納部件的一個(gè)位置中，在所述位置處，液體樣品和起泡劑與被引入液體樣品容納部分的液體樣品接觸。
當(dāng)液體樣品被引入到本發(fā)明傳感器裝置中的液體樣品容納部分時(shí)，起泡劑通過與液體樣品進(jìn)行接觸而起泡。因此，無(wú)需從該裝置的外面供應(yīng)氣體，就很容易促進(jìn)液體樣品溶解該試劑。而且，由于所述促進(jìn)作用，每次測(cè)量時(shí)，試劑都能夠均勻地溶解，因此，能夠抑制測(cè)量值的變化。通過這種方式，本發(fā)明的傳感器裝置能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單、快速并且高度準(zhǔn)確的量化。
因此，本發(fā)明的起泡劑產(chǎn)生氣泡，由此通過物理作用盡可能均勻地混合液體樣品和試劑，而在量化時(shí)不影響反應(yīng)，例如酶反應(yīng)或者免疫反應(yīng)。它具有均勻溶解試劑的攪拌作用。
另外，與專利文件3和4不同，不需要例如馬達(dá)或者壓電致動(dòng)器用于旋轉(zhuǎn)攪拌器或者振動(dòng)傳感器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，因此，傳感裝置不會(huì)變得復(fù)雜和大尺寸。
該容納部件在其表面的至少一部分上容納有試劑，當(dāng)向其供應(yīng)液體樣品時(shí)，容納部件能夠容納液體樣品和試劑(反應(yīng)溶液)的混合物。
容納部件可以由樹脂制成，例如聚乙烯對(duì)苯二酸鹽、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或者聚丙烯。
在本發(fā)明中當(dāng)通過電化學(xué)對(duì)被分析物進(jìn)行量化時(shí)，樹脂容納部件的至少一部分表面優(yōu)選涂敷金屬、導(dǎo)電聚合物、無(wú)機(jī)材料、油墨等以形成電極。在這種情況下，電極之間的電流或者電壓能夠與被分析物的濃度關(guān)聯(lián)在一起。
而且，在本發(fā)明中當(dāng)通過光譜對(duì)被分析物進(jìn)行量化時(shí)，樹脂的至少一部分優(yōu)選是透明的。在這種情況下，入射光經(jīng)溶液通過透明部分的吸收、透射、散射、反射、衍射、折射等信息能夠與被分析物的濃度關(guān)聯(lián)聯(lián)系在一起。
優(yōu)選地，本發(fā)明中用到的起泡劑主要通過生成二氧化碳產(chǎn)生氣泡。由于二氧化碳?xì)怏w對(duì)普通的酶、免疫以及其他反應(yīng)的影響不大，因此，它幾乎不影響在量化中發(fā)生的反應(yīng)。
起泡劑優(yōu)選碳酸氫鹽或者碳酸鹽。如下面的方程式(1)或方程式(2)所示，這樣的鹽通過與酸反應(yīng)很容易生成二氧化碳。
MHCO3+HX→MX+CO2+H2O …(1)M2CO3+2HX→2MX+CO2+H2O …(2)在公式(1)和(2)中，M代表堿金屬原子例如Na或者K，HX是一種弱酸，MX是一種堿金屬鹽。
優(yōu)選地，含有起泡劑的傳感器裝置進(jìn)一步含有有機(jī)酸。有機(jī)酸起到公式(1)和(2)中HX(酸)的作用。由于這些酸不能揮發(fā)，它們能夠以固體或者液體的形態(tài)存在。這樣的酸要放置在遠(yuǎn)離碳酸氫鹽或者碳酸鹽的位置。如果是以干燥的固體狀態(tài)，它可以與碳酸氫鹽或者碳酸鹽混合。當(dāng)供應(yīng)的液體樣品與試劑混合形成反應(yīng)溶液時(shí)，起泡劑和有機(jī)酸都可以包含在所述反應(yīng)溶液中。而且，試劑或者液體樣品可以起到HX的作用。
有機(jī)酸優(yōu)選至少為選自以下組的一種，包括馬來(lái)酸，馬來(lái)酸酐，丁二酸，丁二酸酐，鄰苯二甲酸，鄰苯二甲酸酐，檸檬酸，反丁烯二酸以及酒石酸。這些有機(jī)酸和這些酸酐水解生成的酸的pKa(酸解離常數(shù))范圍在1.9到4.3，從而通過與起泡劑之間的酸-堿反應(yīng)有利于和加速氣泡的產(chǎn)生。
在本發(fā)明的傳感器裝置中，如果在干燥的狀態(tài)下，試劑、起泡劑和有機(jī)酸可以以下列(1)到(5)的形式存在。
(1)試劑層，起泡劑層，以及有機(jī)酸層(2)試劑和有機(jī)酸的混合層，以及起泡劑層(3)試劑和起泡劑的混合層，以及有機(jī)酸層(4)起泡劑和有機(jī)酸的混合層，以及試劑層(5)試劑、起泡劑和有機(jī)酸的混合層試劑層、起泡劑層、有機(jī)酸層、以及如(1)到(5)所示的含有它們中的兩種或更多的混合層可能存在于以下位置，當(dāng)供應(yīng)液體樣品時(shí)，試劑、起泡劑和有機(jī)酸能夠與容納部件中的液體樣品接觸。例如，(1)到(5)中的各個(gè)層可以被層壓制造。
當(dāng)試劑層和起泡劑層分開提供時(shí)，優(yōu)選將起泡劑層置于試劑層的上游。也就是說，優(yōu)選將起泡劑層和試劑層設(shè)置成這樣的位置關(guān)系，其中液體樣品在與試劑層接觸前先與起泡劑層接觸。在這種情況下，試劑與含有大量流動(dòng)氣泡的液體樣品接觸，從而由于起泡作用提高了試劑的溶解效率。
有機(jī)酸和起泡劑的當(dāng)量比優(yōu)選至少是1或者更大。這樣，理論上所有的起泡劑都能產(chǎn)生反應(yīng)，從而增加了利用率。
可以通過例如將起泡劑顆粒制造成膜或者丸劑形狀，從而得到起泡劑層。尤其是，它可以通過將起泡劑顆粒與合適的聚合物粉末混合并在壓力下制成混合物獲得，或者通過在水溶性聚合物溶液中溶解或者分散起泡劑顆粒，將所得溶液滴在容納部件上并將其干燥獲得。
可以通過例如將含有試劑的溶液滴在容納部件上并將其干燥獲得試劑層。當(dāng)含有試劑的溶液在容納部件上流動(dòng)并展開時(shí)，例如，容納部件可以提供一凹槽，并且試劑溶液可以滴到所述凹槽中并且被干燥。所述干燥可以為冷凍干燥，或者在30到50℃的空氣溫度下加熱干燥。所述試劑溶液優(yōu)選為水溶性聚合物溶液，其原因是這樣的溶液具有較高的粘度而且試劑層容易形成。
有機(jī)酸層可以通過與試劑層形成的方法相同的方法形成。同樣，試劑和有機(jī)酸的混合層可以通過將有機(jī)酸加入到試劑溶液中并將其干燥而制得。
本發(fā)明的傳感器裝置待測(cè)量的液體樣品優(yōu)選來(lái)自活體的液體，例如血液，血漿，血清，胞間液，尿液或者唾液。通過使用本發(fā)明的傳感器裝置很容易對(duì)包含在這些液體中的特殊組分進(jìn)行量化。
與液體樣品中的被分析物反應(yīng)或者產(chǎn)生作用的試劑優(yōu)選為酶、抗體或者它們的組合。由于這些試劑與某一特定化合物具有良好的底物(反應(yīng))選擇性和親和(結(jié)合)選擇性，因此它們用本發(fā)明的傳感器裝置進(jìn)行量化具有優(yōu)勢(shì)。
當(dāng)酶和抗體結(jié)合時(shí)，例如可以形成酶層和抗體層，并且這兩層可以層壓?？蛇x擇地，可以形成酶和抗體的混合層。
根據(jù)包含在液體樣品中的底物，可以適當(dāng)?shù)剡x擇酶?？捎玫睦影ü敲摎涿福咸烟茄趸?GOD)，PQQ-依賴葡萄糖脫氫酶，NAD-依賴葡萄糖脫氫酶，醇氧化酶，乳酸氧化酶，膽固醇氧化酶，黃嘌呤氧化酶，以及氨基酸氧化酶。
用本發(fā)明的傳感器裝置測(cè)量液體樣品中被分析物的方法可以是，例如，通過氧化電極上的電子介體并測(cè)量所得到的氧化電流對(duì)被分析物進(jìn)行量化。電子介體可以是鐵氰化鉀，p-苯醌，二氮雜蒽甲氨蝶呤，亞甲基藍(lán)，二茂絡(luò)鐵衍生物，Ru或者Os螯合物，或類似物。而且，即使當(dāng)電子介體是氧，也能獲得響應(yīng)電流。而且，它們可以單獨(dú)使用，也可以結(jié)合它們中的兩個(gè)或者更多一起使用。
更進(jìn)一步地，在使用由于氧化/還原而變色的電子介體的情況下，例如鐵氰化鉀，二氮雜蒽甲氨蝶呤，或者亞甲基藍(lán)，能夠進(jìn)行光譜測(cè)量，例如，通過測(cè)量吸光率的改變。
至于電極，至少要使用一個(gè)工作電極和一個(gè)對(duì)電極。電極可以由任何導(dǎo)電且自身不能被氧化的材料制成。電極優(yōu)選例如通過絲網(wǎng)印刷、噴濺或者蒸發(fā)制成。
更進(jìn)一步地，可以通過使用抗體作為本發(fā)明傳感器裝置的試劑并且進(jìn)行免疫反應(yīng)測(cè)量液體樣品中的被分析物(抗原)?？乖瓫]有特殊的限制，可以是任何通常能夠經(jīng)抗原-抗體反應(yīng)進(jìn)行測(cè)量的物質(zhì)。例子有蛋白質(zhì)，核酸，脂質(zhì)，細(xì)菌，病毒，以及半抗原。在它們當(dāng)中優(yōu)選蛋白質(zhì)，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是臨床試驗(yàn)中進(jìn)行抗原-抗體反應(yīng)的主要被測(cè)量物質(zhì)。
蛋白質(zhì)的例子包括激素，諸如LH(黃體生成激素)，F(xiàn)SH(卵泡刺激激素)，以及hCG(人絨毛膜促性腺激素)，各種免疫球蛋白類，免疫球蛋白亞類，補(bǔ)體成分，各種傳染疾病的標(biāo)記物，C-反應(yīng)蛋白(以下稱為CRP)，白蛋白，類風(fēng)濕因子，以及血型抗原。在它們當(dāng)中，優(yōu)選為人體白蛋白或者人體CRP。
抗體沒有特殊的限制，可以是任何能夠與其抗原特異性結(jié)合的抗體。例如，可以是任何種類的抗體，例如IgG，IgM，IgE，IgA，或者IgD。其中，優(yōu)選IgG抗體，因?yàn)樗姆翘禺愋苑磻?yīng)較少，在商業(yè)上相對(duì)較為常見，以及容易獲得。進(jìn)一步地，抗體來(lái)自的動(dòng)物物種沒有特殊限制，但是優(yōu)選取自兔子、山羊或者鼠的抗體，因?yàn)槠湎鄬?duì)容易獲得并且被廣泛使用。
同樣，只要能夠達(dá)到本發(fā)明的效果，上述試劑可以進(jìn)一步包括根據(jù)本申請(qǐng)等領(lǐng)域所公知的其他可選成分。例如，在諸如濁度測(cè)量法、比濁法以及玻片凝聚法的均相免疫反應(yīng)檢測(cè)時(shí)，本發(fā)明的試劑可以進(jìn)一步包括聚乙二醇。
在使用本發(fā)明的傳感器裝置進(jìn)行免疫反應(yīng)檢測(cè)時(shí)，免疫反應(yīng)生成的抗原-抗體復(fù)合物優(yōu)選為凝聚復(fù)合物。同樣，所述凝聚復(fù)合物優(yōu)選通過測(cè)量來(lái)自凝聚復(fù)合物的光學(xué)特性進(jìn)行檢測(cè)。所述光學(xué)特性優(yōu)選是散射光的強(qiáng)度或者透射光的強(qiáng)度。
在本發(fā)明中，液體樣品容納部分內(nèi)表面的至少一部分優(yōu)選是親水的。例如，通過對(duì)液體樣品容納部分內(nèi)壁的一部分進(jìn)行親水處理使其能與引入液體容納部分的液體樣品進(jìn)行接觸，該部分呈現(xiàn)親水性。在這種情況下，防止了起泡劑產(chǎn)生的氣泡保持在液體樣品容納部分的表面，并將產(chǎn)生的氣泡從液體樣品中移除。其結(jié)果為，可以獲得所述試劑的更加均勻和充分的溶解效果。
在液體樣品容納部分，尤其用于測(cè)量液體樣品里被分析物的測(cè)量部分優(yōu)選是親水的。例如，當(dāng)傳感器裝置用于電化學(xué)測(cè)量時(shí)，測(cè)量部分可以是具有導(dǎo)電區(qū)域的電極部分，或者當(dāng)傳感器裝置用于光學(xué)測(cè)量時(shí)，測(cè)量部分可以是來(lái)自光源的光進(jìn)入的光入口部分和/或已經(jīng)進(jìn)入液體樣品容納部分的光的出口部分。在這種情況下，阻止了起泡劑產(chǎn)生的氣泡保留在測(cè)量部分，并防止氣泡干擾測(cè)量。其結(jié)果為，可以實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確和高度可重復(fù)的測(cè)量。
本發(fā)明的實(shí)施例將在下面詳細(xì)介紹。
葡萄糖傳感器作為傳感器裝置的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行描述。圖1是根據(jù)本發(fā)明傳感器裝置實(shí)施例1的葡萄糖傳感器的分解透視圖。
本實(shí)施例的葡萄糖傳感器包括容納部件，如圖1所示，將帶有孔2的絕緣第二基板4結(jié)合在絕緣第一基板3上獲得所述容納部件。所述第一基板3是無(wú)色透明的，例如由聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯制成，而第二基板4例如由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制成。這個(gè)容納部件具有作為液體樣品容納部分1的凹槽，所述凹槽形成在第一基板3上的第二基板4的孔2內(nèi)。
所述葡萄糖傳感器例如可以通過下述方式制備將含有GOD作為酶、1-甲氧基-5-甲基夾二氮雜蒽(以下稱為MMP)作為電子介體、琥珀酸作為有機(jī)酸的水溶液滴到容納部件的液體容納部分1，將其干燥形成試劑層，噴射碳酸氫鈉粉末于試劑層上作為起泡劑。
借助使用這個(gè)葡萄糖傳感器，可以測(cè)量葡萄糖水溶液中葡萄糖的濃度，例如，如下所示。含有葡萄糖濃度大約為360mg/dl的葡萄糖水溶液被供應(yīng)到液體樣品容納部分1。然后，起泡劑生成了氣泡。10秒之后，620nm的光垂直照射在基板3上，其中620nm是氧化形式MMP的吸收峰波長(zhǎng)，并用吸收計(jì)測(cè)量其吸光率。更進(jìn)一步的，經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間周期之后，再次測(cè)量吸光率。此時(shí)，在反應(yīng)溶液中，葡萄糖被氧化而MMP被還原，因此吸光率隨著時(shí)間而降低。吸光率降低的數(shù)量取決于液體樣品中的葡萄糖濃度。
根據(jù)本發(fā)明的葡萄糖傳感器，相對(duì)于傳統(tǒng)的既不含碳酸氫鈉起泡劑也不含琥珀酸作為有機(jī)酸的葡萄糖傳感器，具有下述效果。
首先，在本實(shí)施例的葡萄糖傳感器中，由于例如GOD和MMP的試劑溶解很快并且很充分，大量的葡萄糖發(fā)生反應(yīng)，因此吸光率降低的數(shù)量比傳統(tǒng)的葡萄糖傳感器大。
并且，在本實(shí)施例的葡萄糖傳感器中，由于試劑溶解的很快并且均勻，其吸光率降低的差異相對(duì)于傳統(tǒng)的葡萄糖傳感器得到了抑制。
如上所描述，在包括起泡劑的葡萄糖傳感器中，促進(jìn)了試劑溶解并且能夠很好地重復(fù)溶解狀態(tài)。因此，包括起泡劑的葡萄糖傳感器能夠進(jìn)行快速準(zhǔn)確的測(cè)量。
在上面的描述中，發(fā)射620nm波長(zhǎng)的光對(duì)電子介體的量進(jìn)行測(cè)量。然而，由于波長(zhǎng)依賴于電子介體而改變，因此根據(jù)需要可以發(fā)射具有最適宜波長(zhǎng)的光。
為了更便于將液體樣品供應(yīng)到試劑層中，可以將卵磷脂或者Triton X-100的甲苯溶液或其他有機(jī)溶劑的溶液加入到朝向液體樣品容納部分1的基板4的孔2的內(nèi)壁2a上，之后對(duì)其進(jìn)行干燥，從而形成親水層。這樣，供應(yīng)到試劑層的液體樣品的量能夠保持恒定，并且可以進(jìn)行更準(zhǔn)確的量化。
正如這個(gè)實(shí)施例所描述的，在測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性和準(zhǔn)確度方面，其液體樣品容納部分的表面用卵磷脂或者類似物進(jìn)行了親水處理的傳感器優(yōu)于沒有進(jìn)行此項(xiàng)處理的傳感器。尤其，阻止了起泡劑產(chǎn)生的氣泡保留在液體樣品容納部分的表面，并且能夠?qū)a(chǎn)生的氣體從液體樣品中移除。因此可以使試劑溶解的更均勻、更充分。
并且，如果將液體樣品容納部分的測(cè)量區(qū)域進(jìn)行親水處理，例如，電化學(xué)測(cè)量的電極部分或者光學(xué)測(cè)量的光進(jìn)口/出口區(qū)域，能夠阻止起泡劑產(chǎn)生的氣泡停留在測(cè)量部分。因此可能進(jìn)行更準(zhǔn)確、更高重復(fù)性的測(cè)量。
親水處理中使用的化合物不限于卵磷脂或者Triton X-100，可以是能夠制成親水表面的任何材料。
在這個(gè)實(shí)施例中，對(duì)通過電化學(xué)測(cè)量量化葡萄糖的葡萄糖傳感器進(jìn)行了描述。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的傳感器裝置的分解透視圖。
根據(jù)本實(shí)施例的葡萄糖傳感器包括由第一基板13和第二基板14結(jié)合而形成的容納部件。由例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯構(gòu)造成的絕緣第一基板13的上面有由工作電極15和對(duì)電極16構(gòu)造成的電極部分以及導(dǎo)線17和18。制備電極部分和導(dǎo)線17和18，例如，通過將電極圖形的樹脂掩膜置于第一基板13上并鍍金。將工作電極15和對(duì)電極16分別通過導(dǎo)線17和18電連接到葡萄糖傳感器外的測(cè)量端子。
如圖2所示，通過將絕緣第二基板14結(jié)合到第一基板13上而得到容納部件。絕緣第二基板14由例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯構(gòu)造成并具有孔12，從而形成了容納試劑的液體樣品容納部分11。該電極部分暴露于液體樣品容納部分11中。
可如此來(lái)制備葡萄糖傳感器，例如通過將含有GOD作為酶、鐵氰酸鉀作為電子介體、琥珀酸作為有機(jī)酸的水溶液滴到容納部件的液體樣品容納部分11上，將其干燥形成試劑層，之后在試劑層上噴射碳酸氫鈉粉末作為起泡劑。
使用這種葡萄糖傳感器，例如可以以下列方式測(cè)量葡萄糖水溶液中的葡萄糖的濃度。將葡萄糖濃度大約是360mg/dl的葡萄糖水溶液供應(yīng)到液體樣品容納部分11中。然后，由起泡劑生成氣泡。10秒之后，在工作電極15和對(duì)電極16之間施加500mv的靜電壓，其中工作電極是陽(yáng)極。接著，施加電壓5秒鐘后，測(cè)量工作電極和對(duì)電極之間的電流值。在反應(yīng)溶液中，首先，葡萄糖與GOD反應(yīng)，并且氰鐵離子被還原為氰亞鐵離子。由于施加了電壓，氰亞鐵離子在工作電極上被氧化，由此產(chǎn)生了響應(yīng)電流。響應(yīng)電流隨著液體樣品中葡萄糖濃度的增加而增加。
與傳統(tǒng)的既沒有碳酸氫鈉作為起泡劑也沒有琥珀酸作有機(jī)酸的葡萄糖傳感器相比，本實(shí)施例中的葡萄糖傳感器能夠產(chǎn)生像實(shí)施例1一樣相同的效果。
如上所述，在含有起泡劑的葡萄糖傳感器中，促進(jìn)了試劑的溶解并且溶解狀態(tài)能夠很好的重復(fù)再現(xiàn)。因此，含有起泡劑的葡萄糖傳感器能夠快速并高度準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量。
在上述描述中，已經(jīng)給出了葡萄糖傳感器用于化學(xué)測(cè)量的例子，然而傳感器中電極和導(dǎo)線布置的形狀、數(shù)量、排列等并不限于此。并且，施加于電極系統(tǒng)以獲得響應(yīng)電流的電壓是500mv，但所述電壓并不限于這個(gè)值。所述電壓可以是能夠使電信號(hào)產(chǎn)生變化并使電子介體被氧化的任何電壓。
在這個(gè)實(shí)施例中，同樣，為了進(jìn)一步便于將液體樣品供應(yīng)給試劑層，可以將卵磷脂或者Triton X-100的甲苯溶液或其他有機(jī)溶劑的溶液加到朝向液體樣品容納部分11的基板14的孔12的內(nèi)壁12a上，之后對(duì)其進(jìn)行干燥，從而形成親水層。這樣，供應(yīng)到試劑層的液體樣品的量能夠保持恒定，并且可以進(jìn)行更準(zhǔn)確的量化。
正如這個(gè)實(shí)施例所描述的，在測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性和準(zhǔn)確度方面，其液體樣品容納部分的表面用卵磷脂或者類似物進(jìn)行了親水處理的傳感器優(yōu)于沒有進(jìn)行此項(xiàng)處理的傳感器。尤其是，阻止了起泡劑產(chǎn)生的氣泡保留在液體樣品容納部分的表面，并且能夠?qū)a(chǎn)生的氣體從液體樣品中移除。因此可以使試劑溶解的更均勻、更充分。
并且，如果對(duì)液體樣品容納部分的測(cè)量區(qū)域進(jìn)行親水處理，例如，電化學(xué)測(cè)量的電極部分或者光學(xué)測(cè)量的光進(jìn)口/出口區(qū)域，能夠阻止起泡劑產(chǎn)生的氣泡停留在測(cè)量部分。因此可以進(jìn)行更準(zhǔn)確、更高重復(fù)性的測(cè)量。
親水處理中使用的化合物不限于卵磷脂或者Triton X-100，可以是能夠制成親水表面的任何材料。
在這個(gè)實(shí)施例中，和實(shí)施例1中的傳感器裝置具有相同結(jié)構(gòu)的傳感器裝置被用于描述通過免疫濁度測(cè)量法測(cè)量人體白蛋白的白蛋白傳感器。
首先，按照如下所述制備試劑，所述試劑包含可以通過濁度測(cè)量法進(jìn)行測(cè)量的抗體。除了濁度測(cè)量法之外，所述試劑還可以用于玻片凝集法和比濁法的測(cè)量中。
用作試劑的抗體溶液例如能夠通過如下方法進(jìn)行制備。
通過蛋白A柱色譜對(duì)從用人體白蛋白免疫的兔收集的抗血清(可以從WakoPure Chemical Industries有限公司獲得)進(jìn)行提純以獲得兔抗人體白蛋白多克隆抗體。
例如可以通過下列方式進(jìn)行提純。將凝膠填充于柱內(nèi)，將5倍于凝膠體積的平衡緩沖液通過柱子對(duì)其進(jìn)行平衡。之后，用平衡緩沖液對(duì)含有抗體的抗血清進(jìn)行雙倍稀釋，所述抗體是柱子總結(jié)合能力的10-20％，接著將其通過柱子使血清中的抗體與蛋白A結(jié)合。此時(shí)，色譜柱中用到的凝膠是Amersham-Pharmacia的固定蛋白A的凝膠。而且，平衡緩沖液可以是包含1.5M氨基乙酸和3.0M NaCl的pH值為8.9的緩沖液。
隨后，使平衡緩沖液通過柱子，直至再?zèng)]有未吸附至蛋白A的血清組分從柱中流出，對(duì)柱子進(jìn)行沖洗。之后，使洗提液流經(jīng)柱子對(duì)結(jié)合至蛋白A的抗體進(jìn)行洗提。洗提液是pH為4.0的緩沖液，其包括，例如，0.1M的檸檬酸。
流出的抗體部分被置于分子量分離點(diǎn)為10000的透析管中，并用大約100倍體積的含有0.05M的3-(N-嗎啉)丙烷磺酸(從Dojin獲得，以下稱為MOPS)、0.15M的NaCl和0.04％重量的NaN3的pH為7.4的緩沖液進(jìn)行多次透析以取代緩沖組分。
接著，通過280nm的吸光測(cè)定分析判斷抗體的濃度，通過使用與透析中相同的緩沖液將抗體的濃度調(diào)整到3.0mg/ml。這樣，抗體溶液被制成。
應(yīng)當(dāng)注意的是，抗體溶液的濃度不僅限于此。所述抗體溶液儲(chǔ)存在4℃的環(huán)境下。所述抗體溶液可以儲(chǔ)存在室溫，但是優(yōu)選儲(chǔ)存在低溫以防止抗體變性。
可以使用與實(shí)施例1相同的傳感器裝置以制備白蛋白傳感器，將含有這樣獲得的抗體溶液、聚乙二醇6000(以下稱為PEG)和檸檬酸的溶液滴到液體樣品容納部分1上，將其干燥形成試劑層，之后噴射碳酸氫鈉到試劑層上作為起泡劑。
通過使用這種白蛋白傳感器，并且使用人體白蛋白溶液作為液體樣品，能夠通過例如下述方法進(jìn)行測(cè)量。使用含有0.05M MOPS和0.04％重量NaN3、pH為7.4的緩沖液將作為抗原的人體白蛋白(從Wako Pure Chemical Industries有限公司獲得)溶液的濃度調(diào)整到0，5，10，20，30，50，70，100，200，300或者500mg/dl。通過供應(yīng)人體白蛋白溶液到白蛋白傳感器，由起泡劑產(chǎn)生氣泡。670nm波長(zhǎng)的光垂直照射在基板3上，用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)量60秒。
計(jì)算30到45秒內(nèi)獲得的各個(gè)測(cè)量值(散射光強(qiáng)度)的平均值，并且將其用作人類白蛋白溶液各個(gè)濃度下的測(cè)量值。
在反應(yīng)溶液中，抗原和抗體之間的結(jié)合反應(yīng)產(chǎn)生了凝集，并且散射光的強(qiáng)度隨著時(shí)間的增加而增加。人體白蛋白溶液在各個(gè)濃度下的測(cè)定值取決于液體樣品中的人體白蛋白的濃度。
根據(jù)本實(shí)施例的白蛋白傳感器相對(duì)于傳統(tǒng)的既不含碳酸氫鈉作為起泡劑、也不含琥珀酸作為有機(jī)酸的白蛋白傳感器具有以下的效果。
首先，根據(jù)本實(shí)施例的白蛋白傳感器獲得的測(cè)量值比根據(jù)傳統(tǒng)傳感器獲得的測(cè)量值大，這是因?yàn)楹锌贵w和PEG的試劑由于起泡劑的存在溶解充分，因此促進(jìn)了抗體和抗原的結(jié)合。
除此之外，在本實(shí)施例的白蛋白傳感器中，由于試劑溶解的快而均勻，相對(duì)于傳統(tǒng)的白蛋白傳感器，測(cè)量值的變化得到了抑制。
如上所描述的，在包含有起泡劑的白蛋白傳感器中即使使用抗體作為試劑，也能促進(jìn)試劑的溶解并且溶解狀態(tài)能夠很好的重復(fù)。因此，包含有起泡劑的白蛋白傳感器能夠進(jìn)行快速而準(zhǔn)確定測(cè)量。
在上述描述中，在利用免疫反應(yīng)進(jìn)行的測(cè)量中使用670nm波長(zhǎng)的光，但并不限于此，如果可以觀察到由抗原—抗體反應(yīng)產(chǎn)生的凝集導(dǎo)致的光散射，則任何波長(zhǎng)的光都可以使用。
在本發(fā)明實(shí)施例4的傳感器中，也可以使用如圖3所描述的容納部件。所述容納部件通過將具有切口30的第三基板29結(jié)合到第一基板23上，并將帶有孔22的第二基板24結(jié)合到基板29上制備而成，其中，切口30用于形成液體樣品容納部分21，孔22與液體樣品容納部分21相通，第二基板是無(wú)色透明的并且由例如聚甲基丙烯酸甲酯構(gòu)造成?？?2也可以作為液體樣品容納部分21的一部分。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例4的傳感器裝置的分解透視圖。
當(dāng)給這個(gè)傳感器提供與實(shí)施例1和3相同的試劑層和起泡劑，并且通過與實(shí)施例1和3相同的方法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，基本上也能夠獲得與實(shí)施例1和3相同的效果。
在這個(gè)實(shí)施例中，并且，為了進(jìn)一步便于供應(yīng)液體樣品到試劑層上，可以將卵磷脂或者Triton X-100的甲苯溶液或其他有機(jī)溶劑的溶液加入到朝向液體樣品容納部分21的基板24的孔22的內(nèi)壁22a上，之后對(duì)其進(jìn)行干燥，從而形成親水層。在此情況下，供應(yīng)到試劑層的液體樣品的量能夠保持恒定，并且可以進(jìn)行更準(zhǔn)確的量化。
正如在本實(shí)施例中，在測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性和準(zhǔn)確度方面，其液體樣品容納部分的表面用卵磷脂或者類似物進(jìn)行了親水處理的傳感器優(yōu)于沒有進(jìn)行此項(xiàng)處理的傳感器。尤其是，阻止了起泡劑產(chǎn)生的氣泡保留在液體樣品容納部分的表面并且能夠?qū)a(chǎn)生的氣體從液體樣品中移除。因此可以使試劑溶解的更均勻、更充分。
并且，如果將液體樣品容納部分的測(cè)量區(qū)域進(jìn)行親水處理，例如，電化學(xué)測(cè)量的電極部分或者光學(xué)測(cè)量的光進(jìn)口/出口區(qū)域，能夠阻止起泡劑產(chǎn)生的氣泡停留在測(cè)量部分。因此可能進(jìn)行更準(zhǔn)確、更高重復(fù)性的測(cè)量。
親水處理中使用的化合物不限于卵磷脂或者Triton X-100，可以是能夠制成親水表面的任何材料。
同樣地，當(dāng)進(jìn)行如實(shí)施例2所述的電化學(xué)測(cè)量時(shí)，如圖4所示的容納部件也可以用于本發(fā)明實(shí)施例5的傳感器裝置。所述容納部件包括第三基板39和第二基板34，其中，第三基板39具有形成液體樣品容納部分31的切口40，在容納部分31中工作電極35和對(duì)電極36暴露于第一基板33上，第二基板帶有與液體樣品容納部分31相通的孔32。孔32也能夠作為容納部分31的一部分。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例5的傳感器裝置的分解透視圖。
為了進(jìn)一步便于供應(yīng)液體樣品到試劑層上，可以將卵磷脂或者Triton X-100的甲苯溶液或其他有機(jī)溶劑的溶液加入到基板34的孔32的內(nèi)壁32a上，之后對(duì)其進(jìn)行干燥，從而形成親水層。這樣，供應(yīng)到試劑層的液體樣品的量能夠保持恒定，并且可以進(jìn)行更準(zhǔn)確的量化。
正如在本實(shí)施例中，在測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性和準(zhǔn)確度方面，其液體樣品容納部分的表面用卵磷脂或者類似物進(jìn)行了親水處理的傳感器優(yōu)于沒有進(jìn)行此項(xiàng)處理的傳感器。尤其是，阻止了起泡劑產(chǎn)生的氣泡保留在液體樣品容納部分的表面并且能夠?qū)a(chǎn)生的氣體從液體樣品中移除。因此可以使試劑溶解的更均勻、更充分。
并且，如果將液體樣品容納部分的測(cè)量區(qū)域進(jìn)行親水處理，例如，電化學(xué)測(cè)量的電極部分或者光學(xué)測(cè)量的光進(jìn)口/出口區(qū)域，能夠阻止起泡劑產(chǎn)生的氣泡停留在測(cè)量部分。因此可能進(jìn)行更準(zhǔn)確、更高重復(fù)性的測(cè)量。
親水處理中使用的化合物不限于卵磷脂或者Triton X-100，可以是能夠制成親水表面的任何材料。
進(jìn)一步地，如圖5所示的包括中空容納部件的傳感器裝置也可以用于本發(fā)明實(shí)施例6中。該傳感器裝置包括容納部件，將內(nèi)壁上具有液體樣品容納部分41的圓柱形第一中空結(jié)構(gòu)43和圓錐形第二中空結(jié)構(gòu)44結(jié)合在一起制成所述容納部件，其中，第二中空結(jié)構(gòu)44連接到中空結(jié)構(gòu)43上從而使得中空結(jié)構(gòu)43的底部對(duì)應(yīng)著中空結(jié)構(gòu)44的底部。該傳感器裝置的材料可以是甲基丙烯酸甲酯。并且，傳感器裝置的形狀可以是多邊形管狀或者棱錐狀。圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例6的傳感器裝置的透視圖。
例如，本實(shí)施例的傳感器裝置可以通過將實(shí)施例1中的試劑層和起泡劑置于所述中空腔中的液體樣品容納部分41的至少部分內(nèi)壁上而制得。例如，試劑層可以通過下列步驟形成于液體樣品容納部分41的部分41a上放置容納部件的柱體使其對(duì)稱軸與重力方向垂直，使用帶有長(zhǎng)針的注射器或者類似物將試劑溶液滴到液體樣品容納部分41上，并且將其干燥。
而且，可以采用與實(shí)施例1相同的方式測(cè)定吸光率使用連在第一中空結(jié)構(gòu)43上的微型泵(未示出)，通過第二中空結(jié)構(gòu)44的開口吸取與實(shí)施例1相同的葡萄糖溶液到至少形成有試劑層的部分41a位置上，直到在該位置處保持有一定的量的液體樣品。
進(jìn)一步地，也可以使用與在實(shí)施例3中相同的方式測(cè)定散射光的強(qiáng)度將實(shí)施例3中的試劑層和起泡劑置于圖5容納部件的液體樣品容納部分41壁的至少部分41a上，然后通過微型泵吸取實(shí)施例3中的人體白蛋白溶液到至少放置有試劑層的部分41a上，直到那里含有了一定的量的液體樣品。在進(jìn)行這樣的光學(xué)測(cè)量過程中，光可以通過液體樣品容納部分41。然而，中空結(jié)構(gòu)43優(yōu)選可以包括帶有控制光學(xué)路徑長(zhǎng)度的光學(xué)窗口，光通過該光學(xué)窗口被檢測(cè)。
為了進(jìn)一步便于供應(yīng)液體樣品到試劑層上，可以將卵磷脂或者Triton X-100的甲苯溶液或其他有機(jī)溶劑的溶液加入到第一中空結(jié)構(gòu)43和第二中空結(jié)構(gòu)44(尤其優(yōu)選地，從第二中空結(jié)構(gòu)44尖端的孔附近到放置試劑層的部分41a的區(qū)域)內(nèi)壁的任何區(qū)域上，之后對(duì)其進(jìn)行干燥，從而形成親水層。在此情況下，供應(yīng)到試劑層的液體樣品的流動(dòng)能夠穩(wěn)定，并且可以進(jìn)行更準(zhǔn)確的量化。
正如在本實(shí)施例中，當(dāng)液體樣品被吸取到液體樣品容納部分時(shí)，在測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性和準(zhǔn)確度方面，其液體樣品容納部分的表面用卵磷脂或者類似物進(jìn)行了親水處理的傳感器優(yōu)于沒有進(jìn)行此項(xiàng)處理的傳感器。尤其是，阻止了起泡劑產(chǎn)生的氣泡保留在液體樣品容納部分的表面并且能夠?qū)a(chǎn)生的氣體從液體樣品中移除。因此可以使試劑溶解的更均勻、更充分。
并且，如果將液體樣品容納部分的測(cè)量區(qū)域進(jìn)行親水處理，例如，電化學(xué)測(cè)量的電極部分或者光學(xué)測(cè)量的光進(jìn)口/出口區(qū)域，能夠阻止起泡劑產(chǎn)生的氣泡停留在測(cè)量部分。因此可能進(jìn)行更準(zhǔn)確、更高重復(fù)性的測(cè)量。
親水處理中使用的化合物不限于卵磷脂或者Triton X-100，可以是能夠制成親水表面的任何材料。
參照?qǐng)D6，對(duì)實(shí)施例7中的傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例7的傳感器裝置的透視圖，而圖7是圖6沿著A-A線截取的剖面圖。
本實(shí)施例的傳感器裝置100具有由透明的聚苯乙烯制成的中空容納部件101(在下文中也稱為“主體”)。主體101的兩端開口，并且在主體101的里面有空間。所述空間作為液體樣品容納部分102。
并且，作為液體樣品容納部分102的空間的一個(gè)開口端作為樣品供應(yīng)進(jìn)口103，而另一個(gè)開口端作為抽吸口106。
具體地說，主體101具有中空的四邊棱柱形部分101a和中空的四邊棱錐形部分101b。中空四邊棱柱形部分101a的一端具有抽吸口106，而中空四邊棱柱形部分101a的另一端與中空四邊棱錐形部分101b相連。與中空四邊棱柱形部分101a相對(duì)的中空四邊棱錐形部分101b的一端具有樣品供應(yīng)口103。
在組成中空四邊棱柱形部分101a外表的四個(gè)面中，面107作為光入射部分(以下也稱為“光入射部分107”)，面104作為光出射部分(以下也稱為“光出射部分104”)。作為光入射部分的面107和作為光出射部分的面104構(gòu)造成了本實(shí)施例中的光測(cè)量部分。并且，在圍繞液體樣品容納部分102的內(nèi)壁中，中空四邊棱柱形部分101a的面107的內(nèi)表面具有試劑容納部分110。
當(dāng)使用本實(shí)施例中的傳感器裝置100時(shí)，傳感器100的一部分被插入，例如，裝進(jìn)容器的尿液中，然后使用下面要描述的測(cè)量裝置將尿液通過吸入口104吸進(jìn)液體樣品容納部分102。
現(xiàn)在參照?qǐng)D8，描述了本實(shí)施例的傳感器裝置的制造方法。圖8是本實(shí)施例傳感器裝置的分解透視圖。
傳感器裝置100由第一部件201和第二部件202構(gòu)造成，它們都是由透明的聚苯乙烯制成，并且?guī)в邪疾?。第一部?01和第二部件202彼此結(jié)合形成了具有中空四邊棱柱形部分101a和中空四邊棱錐形部分101b的主體101。
第一部件201和第二部件202能夠通過使用模具模制而成。在所述模制過程中可以使用任何已知的樹脂模制技術(shù)。第一部件201和第二部件202可以隨意調(diào)整。例如，寬A是10mm，長(zhǎng)B是84mm，而高C是6mm。
接著，在第二部件202的凹槽的底部也就是在面107的內(nèi)表面上形成了試劑容納部分(包含起泡劑的試劑層)110。例如，通過使用微量調(diào)節(jié)注射器或類似物將作為光學(xué)測(cè)量試劑的一量化的抗人體白蛋白抗體水溶液滴到第二部件202的凹槽的底部。所述溶液在室溫至大約30℃的環(huán)境中靜置，將水分蒸干。通過這種方式，試劑在其上能夠處于干燥狀態(tài)。例如，可以使用濃度為8mg/dL的上述抗體水溶液，并可以將0.7mL所述溶液滴到5cm2的面積上。其后，溶劑被干燥形成試劑層，并將碳酸氫鈉粉末噴灑在試劑層上作為成型劑。通過這種方式，得到了試劑容納部分110。
包含所應(yīng)用的試劑的水溶液的濃度和量、起泡劑的量等可以根據(jù)所用裝置的特性以及形成于第二部件202上的試劑容納部分110所處位置的空間限制來(lái)適當(dāng)選擇。并且，根據(jù)需要，可以從試劑相對(duì)于液體樣品的溶解度、光學(xué)測(cè)量部分的位置等因素，適當(dāng)選擇形成于第二部件202上的試劑容納部分110所處的位置和面積。
由此得到的第一部件201和第二部件202連接在一起，其位置關(guān)系如圖8中虛線所示，以便制成了如圖6和7所描述的傳感器裝置100。將例如環(huán)氧樹脂的黏合劑施加于第一部件201和第二部件202之間的連接處，將第一部件201和第二部件202結(jié)合在一起，然后晾干所述黏合劑，從而制成了傳感器裝置100。
也可以在不使用黏合劑的情況下層壓第一部件201和第二部件202，然后使用商業(yè)上可以獲得的焊接裝置，熱焊接或者超聲焊接第一部件201和第二部件202之間的接縫。通過這種方式，能夠得到如圖6和7所描述的傳感器裝置100。
為了進(jìn)一步便于供應(yīng)液體樣品到試劑層上，可以將卵磷脂或者Triton X-100的甲苯溶液或其他有機(jī)溶劑的溶液加入到主體101內(nèi)壁(也就是液體樣品容納部分102的壁)的任何區(qū)域上(尤其優(yōu)選的，從樣品供應(yīng)入口103附近到試劑容納部分110的區(qū)域)，之后對(duì)其進(jìn)行干燥，從而形成親水層。在此情況下，供應(yīng)到試劑層的液體樣品的量能夠保持恒定，并且可以進(jìn)行更準(zhǔn)確的量化。
正如在本實(shí)施例中，當(dāng)液體樣品被吸取到液體樣品容納部分時(shí)，在測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性和準(zhǔn)確度方面，其液體樣品容納部分的表面用卵磷脂或者類似物進(jìn)行了親水處理的傳感器優(yōu)于沒有進(jìn)行此項(xiàng)處理的傳感器。尤其是，阻止了起泡劑產(chǎn)生的氣泡保留在液體樣品容納部分的表面并且能夠?qū)a(chǎn)生的氣體從液體樣品中移除。因此可以使試劑溶解的更均勻、更充分。
并且，如果將液體樣品容納部分的測(cè)量區(qū)域進(jìn)行親水處理，例如，電化學(xué)測(cè)量的電極部分或者光學(xué)測(cè)量的光進(jìn)口/出口區(qū)域，能夠阻止起泡劑產(chǎn)生的氣泡停留在測(cè)量部分。因此可能進(jìn)行更準(zhǔn)確、更高重復(fù)性的測(cè)量。
親水處理中使用的化合物不限于卵磷脂或者Triton X-100，可以是能夠制成親水表面的任何材料。
在上面的描述中，已經(jīng)描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，然而，只要能夠滿足本發(fā)明的要求并能夠產(chǎn)生本發(fā)明的技術(shù)效果，傳感器裝置100的形狀不限于如上面實(shí)施例中所描述的形狀。
圖9是上述實(shí)施例的傳感器裝置改進(jìn)實(shí)施例的透視圖，圖10是沿著圖9的B-B線截取的剖面圖。與圖6和7相同的組件的附圖標(biāo)記相同，因此省略了它們的描述。
如圖9所描述的，本發(fā)明改進(jìn)實(shí)施例的傳感器裝置100包括具有作為液體樣品容納部分102的空間和一底部的中空長(zhǎng)方體101，主體101的面104設(shè)置有樣品供應(yīng)口103。并且，面107的內(nèi)壁設(shè)置有試劑容納部分110。
在上面實(shí)施例所描述的，試劑容納部分110通過涂敷含有用于光學(xué)測(cè)量的試劑的水溶液并將其干燥而形成；可替代的方案是，試劑容納部分也可以通過下述方式形成將由玻璃纖維制成的多孔載體、濾紙或者類似物注滿試劑溶液，干燥或者凍干以承載所述試劑，在其上分散設(shè)置所述起泡劑，之后將其固定于液體樣品容納部分的內(nèi)壁。
并且，本實(shí)施例中的傳感器裝置具有從樣品供應(yīng)口吸取樣品到液體樣品容納部分的抽吸口106。通過使用本發(fā)明的傳感器裝置和測(cè)量設(shè)備進(jìn)行各種測(cè)量的過程中，安裝傳感器裝置使得傳感器裝置的抽吸口連接到測(cè)量設(shè)備的傳感裝置安裝部分上。在這種狀態(tài)下，通過測(cè)量設(shè)備的抽吸單元將傳感器裝置的液體樣品容納部分里面的空氣從傳感器裝置的抽吸口吸出。在這樣方式，樣品能夠快速的從樣品供應(yīng)口供應(yīng)到液體樣品容納部分。
抽吸單元可以是手動(dòng)的或者自動(dòng)的，并且也可以是，例如，諸如傳統(tǒng)的注射器或分配機(jī)這樣的活塞機(jī)構(gòu)。
活塞機(jī)構(gòu)的活塞可以手動(dòng)或者自動(dòng)操作，但優(yōu)選自動(dòng)操作，因?yàn)樗軌驕p少操作者的工作量。自動(dòng)操作方法包括通過馬達(dá)操作活塞。所述馬達(dá)可以是步進(jìn)馬達(dá)、直流電機(jī)等。
每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)馬達(dá)就以獨(dú)特的旋轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)，并且旋轉(zhuǎn)角由脈沖的數(shù)量決定。因此，它不需要用于定位的編碼器。也就是說，活塞的操作距離能夠基于輸入脈沖的數(shù)量進(jìn)行控制。
通過使用例如齒輪機(jī)構(gòu)和結(jié)合有外螺紋和內(nèi)螺紋的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)將所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，從而操作所述活塞。
DC(直流)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也通過同樣的方法被轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。然而，DC馬達(dá)需要檢測(cè)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置的編碼器從而控制活塞的操作距離。還有一種線性步進(jìn)馬達(dá)。在這種類型的馬達(dá)中，馬達(dá)包含由配對(duì)的陽(yáng)螺紋和陰螺紋組成的線性馬達(dá)結(jié)構(gòu)以及一可活動(dòng)的桿根據(jù)輸入脈沖的次數(shù)線性移動(dòng)。因此，活塞能夠直接連接到這個(gè)桿上，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
進(jìn)一步地，參照?qǐng)D11和12，描述了另外一個(gè)作為本發(fā)明實(shí)施例的改進(jìn)實(shí)施例。圖11和12是本發(fā)明的傳感器裝置改進(jìn)實(shí)施例的分解透視圖。第一部件201在內(nèi)表面上有一對(duì)導(dǎo)電部分111和112。在圖11的改進(jìn)實(shí)施例中，導(dǎo)電部分111和112主要位于中空四邊棱柱形部分101a的面104的內(nèi)壁上，并延伸到位于中空四邊棱錐形部分101b尖端的樣品供應(yīng)口103附近。并且，在圖12的改進(jìn)實(shí)施例中，樣品供應(yīng)口103安裝在第一部件201的面104上。
這些導(dǎo)電部分111和112可以通過以下方式形成將第一部件201的內(nèi)表面覆蓋一丙烯酸樹脂掩膜，所述掩膜上具有性狀與導(dǎo)電部分111和112相同的開口，將金噴濺或沉積在掩膜上，并除去掩膜。同樣的程序也可用于替代陰極噴濺的沉積法中。
導(dǎo)電部分111和112的尺寸沒有特殊的限制，例如，寬可以是大約2mm，長(zhǎng)大約是80mm，而厚度大約是5μm。
為了使導(dǎo)電部分111和112接觸到液體樣品的那部分面積保持恒定，而與供應(yīng)到液體樣品容納部分的液體樣品量無(wú)關(guān)，優(yōu)選將絕緣樹脂膜覆在導(dǎo)電部分111和112上，使導(dǎo)電部分111和112的一部分裸露，而剩下的部分被覆蓋。例如，在圖11中，涂敷所述膜使得導(dǎo)電部分111和112在距離樣品供應(yīng)口103較近的一端大約10mm的部分是裸露的。
并且，在上面的實(shí)施例中，已經(jīng)描述了用陰極噴濺和沉積法形成導(dǎo)電部分111和112的方法；可替代的，也可以采用將金屬帶固定于第一部件201內(nèi)表面的方法，在第一部件201的內(nèi)表面上印刷含有金屬或碳的油墨的方法，或者類似的方法。
在形成導(dǎo)電部分的過程中，用于電連接導(dǎo)電部分和測(cè)量裝置的導(dǎo)線和接線端可以同時(shí)形成。
并且，通過上述方法，葡萄糖氧化酶作為酶、氰鐵離子(鉀鹽)作為電子介體可被置于本實(shí)施例中的導(dǎo)電部分111和112的表面。所述電子介體可以是氰鐵化鉀，對(duì)苯醌，硫酸甲基二氮雜蒽，亞甲基藍(lán)，二茂鐵衍生物，釕或者鋨的螯合物，或者類似物。并且，即使當(dāng)電子介體是氧氣，也能夠獲得響應(yīng)電流。進(jìn)一步地，它們可以單獨(dú)使用也可以其中的兩種或者多種結(jié)合使用。
在前面的實(shí)施例中，已經(jīng)給出了用碳酸氫鈉作為起泡劑的例子，但是也可以使用碳酸鈉。并且，在前面的實(shí)施例中，已經(jīng)給出了用琥珀酸作為有機(jī)酸的例子，但是也可以使用馬來(lái)酸，馬來(lái)酸酐，鄰苯二甲酸，鄰苯二甲酸酐，琥珀酸酐，檸檬酸，反丁烯二酸或者酒石酸。
并且，來(lái)自活體的液體，像血液，血漿，血清，胞間液，尿液或者唾液，也可以用作液體樣品。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置可以用于量化液體樣品，尤其例如血或者尿液的生物樣品中的被分析物。
權(quán)利要求
1.一種包括容納部件的傳感器裝置，所述容納部件具有液體樣品容納部分，該容納部分用于容納包含被分析物的液體樣品，其中，與液體樣品中的被分析物發(fā)生反應(yīng)或相互作用的試劑以及與所述液體樣品接觸時(shí)起泡的起泡劑被保持在該容納部件的這樣一位置，在該位置處所述液體樣品和所述起泡劑與被引入液體樣品容納部分的所述液體樣品進(jìn)行接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器裝置，其特征在于，所述起泡劑通過生成二氧化碳起泡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器裝置，其特征在于，所述起泡劑至少包括碳酸氫鹽或者碳酸鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的傳感器裝置，其特征在于，有機(jī)酸進(jìn)一步容納在所述容納部件的所述位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感器裝置，其中所述有機(jī)酸是從以下組中選擇的至少之一，該組包括馬來(lái)酸，馬來(lái)酸酐，丁二酸，丁二酸酐，鄰苯二甲酸，鄰苯二甲酸酐，檸檬酸，反丁烯二酸以及酒石酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器裝置，其特征在于，所述液體樣品是來(lái)自活體的液體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器裝置，其特征在于，所述試劑是酶或者抗體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器裝置，其特征在于，所述液體樣品容納部分的內(nèi)表面的至少一部分是親水性的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能夠快速并均勻溶解試劑的傳感器裝置。所述傳感器裝置包括容納部件，該容納部件具有用于容納包含被分析物的液體樣品的液體容納部分。與液體樣品中的被分析物發(fā)生反應(yīng)或相互作用的試劑以及與液體樣品接觸起泡的起泡劑被置于容納部件的這樣一位置，即，在該位置處它們與被引入液體樣品容納部分的液體樣品接觸。
文檔編號(hào)G01N37/00GK101065671SQ20058004041
公開日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2005年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月25日
發(fā)明者中南貴裕, 龜井明仁 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社