专利名称：一种干酶法生物芯片/试条的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生物传感芯片，适用于快速检测血液中的多项指标，包括胆固 醇，三油甘酯，血糖蛋白，血糖，乳酸，尿酸，血液PH，血氧等指标，同样适用于其它各种仪器， 如在生物，化学，食品，环保等领域的定量，定性分析仪器，具体涉及一种干酶法生物芯片/ 试条，属于医用微型生物传感器快速检测技术领域。
背景技术：
微型快速医疗分析仪器是近年来兴起的高新技术产业，其核心技术是分子和生物 分子传感技术。生物传感器是以生物活性单元(如酶、抗体、核酸、细胞等)作为生物敏感 单元，对目标测物具有高度选择性的检测器。而目前市场上所有血糖仪测试片，都是其末端 进血，均采用吸水片或吸水膜(hydrophilic film/sheet)来完成虹吸反应部位设计和制 造。塑料，如PET，本身是疏水性的，通用的吸水PET塑料片，是经过特殊加工，涂上一层吸水 的化学物质而达到PET变疏水为亲水的功效。否则PET不可用作虹吸盖片。另外一个问题 是，PET是经过特殊加工吸水的化学物质(涂层)容易变质，受到破坏.特别在高温高湿度 下，很快失去吸水功能。再之，末端进测试液(如血糖仪测试片末端进指血)，必须在进样的 后端设计有通气孔，没有通气孔则末端一旦进样，气体阻力将导致虹吸无法实现，达不到虹 吸作用。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足之处，提供一种干酶法生物芯片/试 条，它包括有基片，基片上附着有干酶工作电极，参比电极，测试液扩散网膜，其中干酶工作 电极和参比电极比基片高出范围10nm-30iim，用丝网印刷技术时导电电极和参比电极厚 度是1-30 ii m。其中网膜具有亲水性，能够把测试液，如血液，均匀的扩散到生物芯片预先设 计的一个或多个测试区域，并将其完全覆盖，进行一个(单电极)或几个参数(同一个芯片 印刷多个生物芯片电极)测试工作。该干酶工作体系在接触测试液(如血液后)具有生物 活性，血液借助亲水性网膜，靠自身的分子运动，沿着网线网膜均匀铺展开，测试液在生物 芯片干酶工作体系区域内得以均匀分布。 本发明是以如下技术方案实现的一种干酶法生物芯片/试条，其特征是它包括 有基片，干酶工作电极、参比电极，测试液扩散网膜，疏水性绝缘漆组成，其中干酶工作电极 和参比电极比基片高出范围10nm到30iim。 所述的测试液扩散网膜将测试液，包括全血，血清，血桨，或其被测试液体，通过该 网膜均匀地渗透扩散到干酶工作电极上从而测得各种血液参数和其它有机和无机液体参 数。 所述的测试液扩散网膜具有亲水性，该网膜与纯水的接触角等于0度。 所述的芯片/试条置于一个微型控温室中进行测试，测试工作温度控制在
25°C -6(TC之间，特别是在35°C _55"的温度区间。
所述的测试液扩散网膜覆盖不少于一个生物芯片/试条的干酶工作电极区间，该 干酶工作电极生物芯片/试条体系具有酶催化反应活性；可以进行不少于一个血液参数的 所述的干酶工作电极，其酶催化反应活性体系具有生物催化活性，该生物催化活 性也包括非酶催化反应体系，酶体系由如下但不限于如下酶组成的体系脂蛋白脂肪酶，甘 油激酶，磷酸甘油氧化酶，胆固醇酯酶，胆固醇脱氢酶，胆固醇氧化酶，葡萄糖氧化酶，血红 蛋白酶，葡萄糖氧化酶，乳酸脱氢酶，苹果酸脱氢酶，胆红素氧化酶，抗坏血酸氧化酶，过氧 化物酶，尿酸酶，胶原酶，透明质酸酶，蛋白酶，蛋白水解酶，淀粉酶，脂肪酶，酵母抽提物等， 非酶体系类如，纤维素，淀粉，高分子，和有机无机物等。 所述的参比电极，在进行电极催化反应时，每个独立电极反应体系是由不少于两 个电极组成。 所述的电极独立电极反应体系，在一个传感器生物芯片/试条上有不少于一个独 立电极催化体系，进行不少于一个参数的测定工作。 所述的基片，其材料是PET，或其它塑料基材，或非塑料基材，PET基材的厚度在
0. 05mm-2mm之间，基材上的导电电极材料包括Au， Pt， Pd，石墨，参比电极材料是Ag/AgCl，
参比电极材料也可以是可以进行氧化反应金属有机化合物，有机物和无机物。 所述的测试液扩散网膜，其材料由有PET纤维线组成，或有带有空洞的
PC (polycarbonate)或PS (polystyrene)薄膜组成其厚度在50-500微米(ii m)之间，特别
在100-200微米(ym)之间，其网孔或薄膜孔的尺寸不小于2微米(ym)。 所述的干酶工作电极，参比电极，测试液扩散网，和生物芯片/试条的干酶工作区
间，其几何形状可以是一个或多个形状，包括矩形、梯形、三角形、圆、半圆、圆弧、椭圆、椭半
圆、椭圆弧之一，或其组合。 本发明的优点是该干酶法生物芯片的干酶工作电极和参比电极比基片高出一定 厚度，干酶体系上覆盖有网膜，其中网膜具有亲水性，能够把测试液，如血液，均匀的扩散到 生物芯片预先设计的一个或多个测试区域，并将其完全覆盖，该干酶工作体系在接触测试 液(如血液后)具有生物活性，血液借助亲水性网膜，靠自身的分子运动，沿着网线网膜均 匀铺展开，测试液在生物芯片干酶工作体系区域内得以均匀分布。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明
图l是基片示意图 图2是丝网印刷在电极上的干酶体系示意图 图3是网膜示意图 图4是印刷的疏水性绝缘漆示意图 图5是干酶法网膜覆盖生物传感器胆固醇芯片/试条试验结果示意图 图中1、基片，2、印刷电极，3、干酶芯片或试条，4、网膜，5、印刷有疏水性绝缘漆的
生物化学反应区域。 如图所示，基片1是塑料(如PET)材料，其厚度可以0. lmm到2mm，在其上面附着 有两个或两个以上电极；电极材料包括，但并不限于，Au， Pt， Pd， Ag， Ag/AgCl复合材料，石
4墨等材料；电极的厚度可以从几个纳米(nm)，到几十个微米(y m)不等，电极可以是一个材 料，如导电碳电极材料，Au， Pd，或Pt，也可以是两个材料复合而成，如先印刷导电碳电极在 其上，再印刷Ag/AgCl参比电极材料。重要的是干酶工作体系3和由5定义出的生物芯片/ 试条干酶工作体系区域，该干酶工作体系在接触测试液(如血液)后具有生物活性。其生 产制作可以通过印刷，涂覆，注射，喷吐，滴定，或其它方法实现。
具体实施方式
如图所示1PET :宽度7mm，厚度0. 2mm ;长37mm ;2是先印石墨，宽度lmm，厚度O. 005-0. 015mm ;在其上，印刷Ag/AgCl参比电极材 料宽度0. 5mm，厚度0. 005-0. 015mm，其中留出干酶电极区间不印刷银和氯化银复合材料， 厚度在5-20iim之间;3是丝网印刷在碳电极上的干酶体系宽度0. 75-1. 5mm，厚度0. 002-0. Olmm ;
4是亲水网膜网膜基本材料是PET纤维，纤维直径0. 005mm，纤维线间距 0. 15mm j5是印刷的疏水性绝缘漆。 其中采用了 Cambridge NanoTech Limited(英剑纳米科技公司)生产的导电碳浆 料，Ag/AgCl参比电极浆料和干酶体系。由此制作的胆固醇生物芯片/试条的测试结果如 图5所示其中x轴是胆固醇标准液的浓度；y轴是由该电极产生的电流量。胆固醇的浓度 和测得的电流成正比，线性相关系数高达0. 9955。
权利要求
一种干酶法生物芯片/试条，其特征是它包括有基片，干酶工作电极、参比电极，测试液扩散网膜，疏水性绝缘漆组成，其中干酶工作电极和参比电极比基片高出范围10nm到30μm。
2. 根据权利要求1所述的一种干酶法生物芯片/试条，其特征是所述的测试液扩散网膜将测试液，包括全血，血清，血浆，或其被测试液体，通过该网膜均匀地渗透扩散到干酶 工作电极上从而测得各种血液参数和其它有机和无机液体参数。
3. 根据权利要求2所述的一种干酶法生物芯片/试条，其特征是所述的测试液扩散网膜具有亲水性，该网膜与纯水的接触角等于o。
4. 根据权利要求l所述的一种干酶法生物芯片/试条，其特征是所述的芯片/试条置于一个微型控温室中进行测试，测试工作温度控制在25°C -e(TC之间，特别是在35°C -55°C 的温度区间。
5. 根据权利要求2所述的一种干酶法生物芯片/试条，其特征是所述的测试液扩散 网膜覆盖不少于一个生物芯片/试条的干酶工作区间，该干酶工作电极生物芯片/试条体 系具有酶催化反应活性；可以进行不少于一个血液参数的测定。
6. 根据权利要求1所述的一种干酶法生物芯片/试条，其特征是所述的干酶工作电 极，其酶催化反应活性体系具有生物催化活性，该生物催化活性也包括非酶催化反应体系， 酶体系由如下但不限于如下酶组成的体系脂蛋白脂肪酶，甘油激酶，磷酸甘油氧化酶，胆 固醇酯酶，胆固醇脱氢酶，胆固醇氧化酶，葡萄糖氧化酶，血红蛋白酶，葡萄糖氧化酶，乳酸 脱氢酶，苹果酸脱氢酶，胆红素氧化酶，抗坏血酸氧化酶，过氧化物酶，尿酸酶，胶原酶，透明 质酸酶，蛋白酶，蛋白水解酶，淀粉酶，脂肪酶，酵母抽提物等，非酶体系类如，纤维素，淀粉， 高分子，和有机无机物等。
7. 根据权利要求1所述的一种干酶法生物芯片/试条，其特征是所述的参比电极，在 进行电极催化反应时，每个独立电极反应体系是由不少于两个电极组成。
8. 根据权利要求7所述的一种干酶法生物芯片/试条，其特征是所述的电极独立电 极反应体系，在一个传感器生物芯片/试条上有不少于一个独立电极催化体系，进行不少 于一个参数的测定工作。
9. 根据权利要求7所述的一种干酶法生物芯片/试条，其特征是所述的基片，其材料是PET，或其它塑料基材，或非塑料基材，PET基材的厚度在O. 05mm-2mm之间，基材上的导电 电极材料包括Au， Pt， Pd，石墨，参比电极材料是Ag/AgCl，参比电极材料也可以是可以进行 氧化反应金属有机化合物，有机物和无机物。
10. 根据权利要求7所述的-种干酶法生物芯片/试条，其特征是所述的测试 液扩散网膜，其材料由有PET纤维线组成，或有带有孔洞的PC (polycarbonate)或 PS (polystyrene)薄膜组成其厚度在50-500微米(y m)之间，特别在100-200微米(y m) 之间，其网孔或薄膜孔的尺寸不小于0. 2微米(ii m)。
11. 根据权利要求1所述的一种干酶法生物芯片/试条，其特征是所述的干酶工作电 极，参比电极，测试液扩散网，和生物芯片/试条的干酶工作区间，其几何形状可以是一个 或多个形状，包括矩形、梯形、三角形、圆、半圆、圆弧、椭圆、椭半圆、椭圆弧之一，或其组合。
全文摘要
本发明涉及一种生物传感芯片，适用于快速检测血液中的多项指标，包括胆固醇，三油甘酯，血糖蛋白，血糖，乳酸，尿酸，血液pH，血氧等指标，具体涉及一种干酶法生物芯片/试条，属于医用微型生物传感器快速检测技术领域。该干酶法生物芯片包括有基片，干酶工作电极、参比电极，测试液扩散网膜，疏水性绝缘漆组成，其中干酶工作电极和参比电极比基片高出范围10nm到30μm。其中测试液扩散网膜具有亲水性，和纯水的接触角接近0度，能将测试液，包括全血，血清，血浆，或其被测试液体，通过该网膜均匀地渗透扩散到干酶工作电极上从而使得各种血液参数，或其它有机和无机液体参数，通过电化学方法测得。
文档编号G01N27/327GK101762628SQ20091023410
公开日2010年6月30日 申请日期2009年10月10日 优先权日2009年10月10日
发明者张祥成 申请人:张祥成