专利名称：一次性电极式血糖试条的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于电化学法测定全血样本中葡萄糖的一次性电极式血糖试条。
背景技术：
为了满足糖尿病患者日常监控血液中葡萄糖水平的需要，现在出现了许多种葡萄糖测量仪表。这些仪表中许多用电化学法检测血样中的葡萄糖，其中不乏利用一次性使用的电极系统检测血液中葡萄糖的先例。这类装置的例子公开于欧洲专利号0127958与美国专利号5141868，5286362，52886 36和5437999中。
但这些电化学测试仪使用的电极式试条都存在一定的缺点，测试结果通常受样品中存在的其他电活性物质影响。为避免这种干扰，通常要加入电子媒介体。目前采用的代表性媒介体的氧化电位都较高，血液中大量存在的易氧化物质如抗坏血酸、醋酸胺酚和尿酸，它们可能与还原型的媒介体一起被氧化，从而导致读数偏高。要想降低干扰，一种途径就是筛选更适宜的媒介体，但这种方法在某种程度上受制于葡萄糖氧化酶的特性。还有一些制造商已尝试使用辅助电极进行背景扣除来解决该问题，虽然有效，但增加了额外的测量及相关的误差，致使测定精度下降。背景扣除还可能导致校正过度，因为干扰物氧化还原的效率在两个电极上并不相同。
电化学测试结果通常还受样品中存在的血细胞干扰，通常高血细胞压积的样品会使读数比真实值低，而低的血细胞压积样品导致读数高于真实值，因为血细胞会沉积于电极表面从而限制电子的转移。有人通过添加滤膜(见美国专利号5658444)来滤去血液中血细胞组分，但常常对测试精度带来不利的影响。
发明内容
本实用新型的目的就是提供一种用于检测血液样品中葡萄糖的受干扰物和血细胞影响小、高灵敏度的一次性电极式血糖试条。
该试条包括一块衬底；印刷于衬底上的导电元件及置于导电元件上的工作电极、辅助电极和参比电极；用于导电元件与测量计之间形成电路连接的接点；丝网印刷绝缘浆液沉积出绝缘层；置于工作电极上的一层六氰合铁酸铁修饰层；置于三个电极之上的整体试剂/血液隔离层；检测电位采用还原电位。
衬底上的工作电极是用丝网技术印制在衬底上的碳电极，电极引线是印制在衬底上的银引线，接头是印制在衬底上的碳层。工作电极是在基底电极上印制一层六氰合铁酸铁修饰层，该层膜是通过铁氰化钾与氯化铁在基底碳电极上化学反应形成的。参比电极是在基底电极上用丝网技术印制六氰合铁酸铁修饰层形成的。整体试剂/血液隔离层是由吸附了混合试剂(包含葡萄糖氧化酶、稳定剂、缓冲液)的滤纸基质形成的，至少包含葡萄糖氧化酶，聚乙烯醇稳定剂，pH为5.0的柠檬酸缓冲液。
六氰合铁酸铁修饰层的作用在于降低检测电位，并且采用还原电位作为检测电位，从根本上消除干扰物的影响；用六氰合铁酸铁替代传统的银/氯化银原因有二，一方面前者比后者更易快速稳定，二来可以增强电极与酶的相容性，延长试条的保存寿命；整体的试剂/血液隔离层以非导电性的滤纸为基质，将用于分析物测量的试剂分散在其上，该隔离层能将血细胞与电极表面隔离，同时允许可溶性电活性物质到达电极表面。本实用新型的一个实施例中，制作了具有整体试剂/血液隔离层的葡萄糖试条，隔离层含有增强亲水性和小分子通透力的表面活性剂，与葡萄糖反应的葡萄糖氧化酶和维持酶反应稳定进行的缓冲介质。实验证明该试条基本不受常见干扰物和血细胞压积影响。
降低检测电位是消除或降低干扰物影响的根本性途径，本实用新型中采用六氰合铁酸铁替代传统的媒介体，其作用原理有根本性的转变，传统方法中涉及分析物将酶的氧化态转化为还原态，随后氧或媒介体与还原性的酶作用产生双氧水或还原态的媒介体，然后媒介体在电极表面发生电氧化产生电流信号，该响应反映了酶与媒介体，酶与葡萄糖以及酶与氧反应之间的平衡，样品中存在氧时，会发生还原态的酶首先被氧而不是被媒介体氧化，从而使信号减小。另外媒介体的氧化电位一般都较高，一些易氧化的组分可以直接在电极表面反应，引起信号偏高。本实用新型使用的六氰合铁酸铁是具有高稳定性并且对双氧水有高催化还原活性的化合物，这样至少有两方面的好处其一，修饰六氰合铁酸铁传感膜以后改变了基底电极的性质，实验证明，多种干扰物如抗坏血酸、醋酸胺酚和尿酸的背景电流不明显甚至没有；另外由于取消了媒介体，可以使酶反应与电极反应相分离，从而消除因为媒介体与氧竞争酶所带来的影响，并且检测物为双氧水，其还原电位(大约为50mV vs.Fe/K3Fe[CN]6)明显低于媒介体的氧化电位(一般为500mV vs.Ag/AgCL)，从而大大消除干扰组分的影响。
非导电性的整体试剂/血液隔离层的使用是本实用新型的另一个重要特点。与目前已知的试条相比，后者的印刷浆液是电极的一个功能部分，样品中的血细胞可与试剂层直接发生相互作用。相反，本实用新型中使用的整体试剂/血液隔离层是不导电的，因此在功能上不是电极的一部分，该层与电极之间不会发生电荷转移，并且提供了血细胞与高分子化合物到达导电元件的屏障。
电极被完全覆盖还克服了另一个误差来源，测试期间，试剂可以从原沉积位置侧向扩散，如果试剂层直接放在导电元件上，这些试剂的扩散变化将对分析信号产生影响，例如温度差异或设备处理差异造成的扩散差异将表现为信号的不可重现性。然而如果试剂层重叠在电极上，其从孔的侧向扩散就不会对信号起作用。
用于制造本实用新型试条的衬底可以为任何不导电，性质稳定的材料。合适的材料有聚酯薄膜，聚氯乙烯和聚碳酸酯；基底，导线和触点可用任何导电材料，包括银、金、铂、碳，工作电极优选导电碳，型号有Carbon Electrode423(Acheson Colloids)和ERC1、ERC2(Ercon Inc.)。参比电极需要快速水合，并且还能足够快地稳定，以便瞬间产生工作电极所需的稳定电位。常规的银-氯化银参比电极不能足够快的稳定。在本实用新型中使用了响应快速稳定的六氰合铁酸铁参比电极。另外构造了第三电极，用以补偿背景电流或者用作传统三电极系统的反电极，电极材料与工作电极相同。
整体的试剂/血液隔离层由适当孔径的滤纸为基质，吸附葡萄糖氧化酶溶液和缓冲剂后干燥制成。通过缓冲剂来控制反应区的pH值，本实用新型中pH值维持在5的水平上，因为在该pH值时，葡萄糖氧化酶的反应活性最高，有利于提高分析的灵敏度。
本实用新型检测血糖时能够消除血液中大量存在的易氧化物质，提高准确性；并使测定的灵敏度提高。
图1为本实用新型的基底电极图。
图2为本实用新型的的试条结构图(2A，2B)。
2A为俯视图。
2B为侧视图。
图3为本实用新型试条的制造过程图(3A，3B，3C，3D)。
图4为三种血细胞压积水平下测得的电流与葡萄糖浓度的关系图(4A1，4A2，4A3，4B)。
图5为本实用新型在三种干扰物水平下测得的电流与葡萄糖浓度的关系图。
图6为本实用新型在不同温度水平下测得的电流与葡萄糖浓度的关系图。
图7为本实用新型电流与葡萄糖浓度的关系图。
具体实施方式
实施例图1、图2和图3所示，在衬底10上用丝网技术印刷了基底电极11、12、13，它们籍导线14和导电性接头15与测量仪表相连接。然后在其上覆盖一层绝缘膜21，仅使导电元件11、12、13的一部分以及接头15露出来，随后在12和13上分别修饰六氰合铁酸铁修饰层22和23，最后将非导电性的整体试剂/血液隔离层20加到窗口上，使之完全覆盖住三个电极。当与测量仪表连接时，血液中的葡萄糖经整体试剂/血液隔离层20连同反应介质一起渗入内层电极上，并在其附近与葡萄糖氧化酶发生专一性催化反应生成双氧水，接着双氧水被六氰合铁酸铁传感膜催化还原，形成检测电流。
衬底10优选500μm厚的聚酯膜(ValoxTM)，第一步是在衬底上沉积银轨14，在银轨的端部用导电碳(Carbon Electrode 423，Acheson Colloids Co.)通过丝网技术印刷出碳垫11、12、13(即基底电极)，接头15和地线接头16，接着用丝网技术印刷绝缘浆液沉积出绝缘层21，该绝缘层含有三个窗口11、12、13。然后在窗口12和13上化学沉积六氰合铁酸铁修饰层，沉积液组成见下表1。
表1 化学沉积液组成
随后覆盖一层整体试剂/血液隔离层20，并使其四个边缘延伸越过绝缘层。隔离层以快速滤纸(孔径约25μm)为基质，基质的作用是将样品均匀的传送通过反应区，并限定样品的收集区，使用的合适试剂组成如下表2。
表2 整体试剂/血液隔离层的试剂组成
将试条置于测量计上，在参比电极与工作电极间加50mV的电压，测试不同葡萄糖浓度和血细胞压积在40％～60％之间变化的血液样品，图4A是葡萄糖在不同血细胞压积下的响应作图，图4B是葡萄糖响应斜率对血细胞压积的作图.可以看出电流的重现性很好，基本上与血细胞压积无关。
将试条置于测量计上，在参比电极与工作电极间加50mV的电压，测试不同葡萄糖浓度和三种干扰物水平(抗坏血酸、醋酸胺酚和尿酸等干扰物总量与葡萄糖含量的比值)血液样品的关系，图5是葡萄糖响应斜率对干扰物水平的作图。可以看出电流的重现性很好，基本上与干扰物水平无关。
在两种不同样品温度，即37℃和20℃，50mV电压下测量试条，图5显示了加电压30s后测得的电流与葡萄糖浓度的关系。如图6所示，两条线的斜率基本相同(37℃时，20℃时)，证明试条在环境温度到生理温度范围内，其行为基本上不依赖于温度。究其原因可能是隔离层的使用使血液分析物进入电极表面有更大的阻力，电极反应由扩散控制，而不是动力学控制的。
将试条置于测量计上，在参比电极与工作电极间加50mV的电压，测试不同葡萄糖浓度的血液样品的关系，图7显示了加电压30s后测得的电流与葡萄糖浓度的关系。
权利要求1.一次性电极式血糖试条，包括衬底(10)，基底电极(11)、(12)、(13)，导线(14)，接点(15)，地线(16)和绝缘层(21)，其特征在于衬底(10)上的基底电极(11)、(12)、(13)分别用作辅助电极、工作电极和参比电极；导线(14)、接点(15)和地线(16)用于基底电极(11)、(12)、(13)与测量计之间形成电路连接；基底电极(12)、(13)上修饰六氰合铁酸铁修饰层(22)、(23)；丝网印刷绝缘浆液沉积出绝缘层(21)，并使辅助电极、工作电极、参比电极、接点(15)及地线(16)露出；辅助电极、工作电极和参比电极之上覆盖整体试剂/血液隔离层(20)。
2.如权利要求书1所述的试条，其特征在于所述衬底(10)上的基底电极(11)、(12)、(13)是用丝网技术印制在衬底上的碳层，导线(14)是印制在衬底(10)上的银层，接点(15)和地线(16)是印制在衬底(10)上的碳层。
3.如权利要求书1所述的试条，其特征在于所述工作电极是在基底电极(12)上用丝网技术印制六氰合铁酸铁修饰层(22)，该层膜是通过铁氰化钾与氯化铁在基底电极(12)上化学反应形成的。
4.如权利要求书1所述的试条，其特征在于所述参比电极是在基底电极(13)上用丝网技术印制六氰合铁酸铁修饰层(23)，该层膜是铁氰化钾与氯化铁在基底电极(13)上化学反应形成的。
5.如权利要求书1所述的试条，其特征在于所述整体试剂/血液隔离层(20)是由吸附混合试剂的滤纸基质形成的，至少包含葡萄糖氧化酶，聚乙烯醇稳定剂，pH为5.0的柠檬酸缓冲液。
专利摘要本实用新型公开了一种能够避免血液中物质干扰的测定血糖的电极式一次性试条。它是在一块塑料衬底上印刷用于导电的银浆和分别用于制作工作电极、辅助电极和参比电极的碳浆，在制作工作电极和参比电极的碳层上分别用化学合成的方法印制一层六氰合铁酸铁膜，形成工作电极中介体膜和参比电极。在工作电极中介体膜上覆盖一层含葡萄糖的整体试剂/血液隔离层形成电极式血糖试条。该试条检测血糖时能够消除血液中大量存在的易氧化物质，提高准确性；并使测定的灵敏度提高。
文档编号G01N27/404GK2748912SQ20042009158
公开日2005年12月28日 申请日期2004年9月7日 优先权日2004年9月7日
发明者李建平, 方成 申请人:桂林工学院