专利名称：具有电致发光模块的分析测试条的制作方法
具有,发光模块的分析测试条
1. 狱领域本发明大体上涉及分^e，尤其是分析测试条以及相关系统和方法。
2.
背景技术：
在医学领域中对体液样品中的分析物(例如葡萄糖)的确定(例如， 检测和/或浓度测定)是特别引人关注的。例如，可肖琉望确定诸如尿液、血液 或组织液的微的样品中的葡萄糖、胆固醇、職酚和/或HbAlc的浓度。这 样的确定可通过iOT基于例如测光技^电化学技术的分析测试条，并结合相 微表而实现。和3-二甲基 氨基苯甲酸PMAB])。常规光度分析测试条的更多细节包括在美国专利号 No.5,753,452、 6,168,957、 6,555,061、 5,426,032禾卩6,821,482中，所述每篇专利
特jia过弓间而全文弓i入。
电致发光模块100包括基底层102、背电极层(a rear electrode layer)104,布置在所述背电极层上的电绝缘层106、布置在所述电绝缘层106 上的荧光M(phosphor layer)108和布置在所述荧光层108上的前电极层110，所 述前电极层110的至少一部分对于由荧光层108皿的光是半透明的。电致发 光模块100还包括布置在前电极层110上的密封剂层112。基底层102可以由招可适宜的基/^M材料形成，所述基/gM材料包 括例如聚酯基，材料或者，购的Melinex⑧ST328 (由DuPont Teijin Films
制造)基顧材料。背电极层104可以由任何适宜的导电材料形成，所述导电材料包括 例如已经喷射在基底层102上的铟锡氧化物(ITO) 。背电极层104也可 以由碳墨、银膏或导电聚，形成。另外，背电极层104在必要时可以具有任 何适宜的模式，并且也可以例如使用诸如丝网印刷、激光消融和照相平版印刷 等常规技术而形成。电绝缘层106可以例如由聚酯、丙烯酸舰M^墨材料形成。当 施加的AC电Mil电致发光模块100从而引皿自荧光层108 ,随后来自电 !^光模块100的光的发射时，电绝缘层106用于防止不利的短路。例如， 当将根据本发明的实施方式的分析测试斜垂入相M析仪表中时，可以施加AC电流。荧光层108可以由本领域的M人员已知的适于在4^发光模块或 电致发光灯中使用的任何适宜的焚光材料形成。在美国专利号No. 5,675^17中 公开了这种荧光材料的实例，其内辦ltfcil过弓l用而全部引入。财卜，所述荧 光材料例如可以包蹄化锌微晶体。密封剂层112经构造以提供防湿层，因而，在仍然提供由电致发 光模块100发射的光的同时保护荧光层108免受水分诱发的劣化。因此，密 封基层112可以由例如任何适宜的透明、7jC分不可渗透的材料形成。适宜的材 料包括环氧树脂、硅酮和聚氨酯。itW卜，正如下文将更详细描述的，波长调制 齐呵以^A^分散在密封层112中。图2是根据本发明的实施方式的分析测试条200的简，视分解 图。分析测试条200包括基底层202 (由虚^^f示)、电致发光模块204 (包括 基底层202以及背电极层206、电绝缘层208、荧光层210、前电极层212和 密封剂层214)和样品室216 (由粘合层218、防雾层220禾口顶层222所限定)。 在图2的实 式中，样品室216是魏管样品室。分析测试条200中还包括布置在样品室216中的含荧光基团的测光 酶试剂(图2中未示出)。这样的含荧光基团的测光酶试剂例如可以被设置为 密封剂层214和粘合层218之间的层。通常说来，在本发明的实施方式中使用的含荧光基团的测光酶试剂 包括(0对于预定分析物和所关注的荧光化学反跡列具有特异性的酶，例如 分别为葡萄驗化,卩辣根过氧化物酶(證)，和(ii)荧光基团，例如Amplex Red试剂(即，10-乙酰基-3,7-二羟基吩嗪试剂)，私有和可商购的荧光基团 DuoLux、香豆素、荧光^l氰酸酯(FITC)、荧，和串，(cascade blue)。应当注意术语"荧光基团"^&括但不P艮，如Amplex Red试剂等 试剂，所述试剂自身是非荧光的，但是M例如在荧光化学反应序列期间产生 诸如荧光染料可用作荧光基团探针(fluorogenic probe)，所述荧光化学反应序 列涉及含荧光基团的测光试剂、分析物和由电致发光模i央发射的光。下面将参
考图3和4进一步描述该荧光化学反应序列。含荧爐团的测光酶试剂还可以包含，例如适宜的缓冲剂(诸如柠 檬酸盐缓冲剂、磷酸盐缓冲剂，康,缓冲剂)和粘合剂(例如，HEC (羟 乙基纤维素)、PVA (聚乙烯醇)、聚苯胺或CMC (羧甲基纤维素))。借助于 比较和背景技术，常规测光酶试剂的典型成分描述在例如美国专利号 No.5，453,360中，其内辦jtfcM;引入而全部弓l用。如上所述，基于所关注的分析物可以预先确定在含荧光基团的测光 酶试剂中包含的酶。因而，其它适宜的鹏括但不限于胆固醇氧化酶(用于分 析物胆固醇)和錢酸氧化酶(用于各种魏酸分析物)。在图2的实施方式 中，由电致发光模块204的荧光层210鄉的荧光传播M前电极层212和密 封剂层214以到达样品室216。所述荧光于是，涉及样品室216中的含荧光 基团的测光酶试剂和分析物的荧光化学反跡列化。图3是根据本发明另一实施方式的分析测试条的一部分的简fK意 图，该示意图包括对所述分析测试条的样品室中发生的荧光化学反应序列的简 化描述。部分300包括电致发光模i央302、样品室304、光检测器306、粘合 层308、防雾层310和顶层312。财卜，样品室304具有样品入口314，由此可 将#^样品(例如，全血样)引入样品室304中。在样品室304中发生荧光化学反，列(如前所述)。在图3的实 式中，荧光化学反应序列包括下列反应，所述反应涉及 样品(和其中 的分析物)、含荧光基团的须恍酶试剂和来自电致发光模块302的光(由图3 中标记为A的箭头所示)
(1) 分析物(例如，葡萄糖)+酶(例如，葡萄糖氧化酶)反应以生成 产物(例如，葡萄糖酸)和^02;
(2) 在来自电lfcg光模决302的光的影响下，HA (来自上面的(l)) 与荧光基团(例如，AmplexRed试剂)和辣根过氧化物酶(HRP)反应，从而 产生荧光分子(例如，试卤灵(resoiufin));和
(3) 荧光分子经历荧皿团激发(fluorophore excitation),导致光子mt (图3中箭头B)。在图3的实施方式中，荧光分子(例如，试卣灵)的荧光导致的发 射可发出与#^样品中的分析物的浓度成比例的光子。这些光子然后可以由光 检测器306检测，所述光检测器306经布置与电職光模±央302共面排列。光 检测器306可以由例如硫化镉和硒化镉形成为电阻电极的形式。图4是根据本发明又一示例性实施方式的分析测试条的一部分的简 化示意图，该示意图包括对所述分析测试条的样品室中发生的荧光化学反， 列的简化描述。部分400包括电致发光模块402、样品室404、光检测器406、 粘合层408、防雾层410和顶层412。财卜，样品室404具有样品入口414，由 此将^^样品(例如，全血样)引入样品室404中。在样品室404中发生荧光化学反应序列(如前所述)。在图4的实 施方式中，荧光化学反应序列包括下列一般反应，所述反应涉及#^样品(和 其中的分析物)、含荧光基团的测光酶试剂和来自电致发光模块402的光(由 图4中标记为A的箭头所示)
(1) 分析物+对分析物具有特异性的酶反应以生,物+HA;
(2) 在来自电致发光模块402的光的影响下，HA (来自上面的(l)) 与荧光基团和HRP反应，产生荧光M (图4中未示出)；禾口
(3) 荧光^经历荧光基团激发，导致光子皿(图4中的箭头D)。
在图4的实駄式中，荧光^f的荧光导致鄉的光子与体液样品
中的分析物的浓舰比例。这些光子然后由光检测器406检测，所述光检测器 406经设置与电致发光模块402共面排列。这样的共面布置可有利地减少来自 电致发光模±央402的 光检测器406的干扰。到达光检测器406的光子转化 成电流。该电流由相关分析仪表中的软件转化为分析物的浓度。 —旦获知本公开内容，本领域得技术人员将认识到在本发明的各实 施方式中来自电致发光纟莫块的光用于驱动荧光化学反应序列化的光化学。该光 化学驱动的荧光化学反应序列化预期将经由光子放大(倍增)行为而提供高度 准确和精确的分析物确定。应当注意Amplex Red试剂的最大吸收率近似在560 nm处，其最 大鄉近似在590 nm处。在本发明的特定实施方式中，Amplex Red试剂的荧 光产物是试卣灵，其具有足以与Amplex Red试剂的那些明显区分的最大吸收 皿射，从而可以预期对于大部分体液样品来说将几乎没有来自自身荧光的干 扰。本发明实施方式中采用的Era发光模块和电致发光灯通常发射可见
光谱的蓝-绿波长区域内的光，近似在490 nm处。然而，为驱动荧光化学反 跡列， <顿橙—红波长区域内的激发光(exatation light)可能是有利的，所 述激发光可i!31对由电致发光模块的荧^M发射的皿fr波长调制而获得。这 种波长调节通常己知为斯托克斯位移。例如，由于AmplexRed试剂的最大吸收tl^:约为560nm，因此可
以禾佣波长调制^^适宜波长和3破的光以用于包括Amplex Red试剂的含 荧光基团的测光酶试剂。该波长调制可以m f顿例如荧光素(具有在490nm P(銜的吸收啭II具有在520nmPf銜的最大值的糊光谱)或具有在530nm附 近的最大吸收和高i^勺700 ran的宽鄉光谱的新明而实现。鹏例如将波长调制剂分散或駄密封剂层中，或者通过形成为密 封剂层之上或之下的独立层，可以将波长调制剂(诸如荧光素和若丹明)加入 Efeim光模块(和顿发光灯)中。图5是根据本发明示例性实膽式的用于确定#^样品中的分析物 的系统500的简^意图。系统500包括分析测试条502和分析仪表504。分析测试条502可以是根据本发明的实施方式的ftf可适宜的分析 测试条。因而，分析测试条502具有基廳、布置^^述基底层上的电致发光 元件(电致发光模块和/或电致发光灯)、设置在所述基底层上方的经构造以用 于接收^S样品的样品室。分析仪表504构成为敝析测试織入其中，并如 本文中别处所述的随后确定其中的分析物。图6是描述根据本发明的示例性实 式的用于确定体液样品(例 如全血样)中的分析物(诸如葡萄糖)的方法600中的阶段的流程图。方法600 包括将#^样品转移到分析测试条的样品室中，如步骤610中所述。方法600还包括在步骤620中将含荧，团盼测光酶试剂曝露于体 液样品和由电致发光模块发射的光，以^t子经由荧光化学反应序列由含荧光 基团的测光酶试剂发射。所述光子然后由光检测器检测，如步骤630中所述。 —旦获知本公开内容，本领域的技术人员将认识到，根据本发明的
实施方式的用于确定分析物的方法可以包括利用根据本发明实施方式的分析测
试条和系统的任一种特征和特点的步骤。图7是根据本发明的示例性实施方式的具有电致发光灯的分析测试 条700的简化顶视图。分析测试条700包括基底层(未示出)、布置^^f述基 底层上的电，光灯702、设置，述基底层上方的经构造以用于接收^^样 品的样品室704禾怖置在样品室中的酶试剂(未描述)。分析测试条700还包 括用于弓I导去往和来自分析测试条的各元件的能量和信号的 4点(electrical contact) 706。电im光灯702经构造以发光，所述光能够使分析测试条的^ffi 见，并且可使^ffl者察觉分析测试条的空间状态。特别是在图7的实M^" 式中，电致发光灯702经构造以发光，所述舰于j顿者显现为两个方向的箭 头，带有方向的箭头表示分析测试条的#^样品点样区。图8是根据本发明另一示例性实施方式的具有电致发光灯的分析测 试条800的简化顶视图。分析测试条800包括基驗(未示出)、布置顿述 基底层上的电致发光灯802、布置在基，上方的经构造以用于接收,样品 的样品室804禾口布置在样品室中的酶试剂(未描述)。分析测试条800还包括 用于弓l导去往和来自分析测试条的各元件的會遣和信号的电触点806。电致发光灯802经构造以发光，所述光育滩使分析测试条的使用 ##见，并且可使^ffl者察觉分析测试条的空间状态。特别是在图8的实 " 式中，电致发光灯802经构造以在沿将施用#^样品的分析测试条的远端808 的^^卖带中发光。图9是根据本发明另一示例性实施方式的具有电致发光灯的分析测 试条900的简化顶视图。分析测试条900包括基廳(未示出)、布置在所述 基底层上的电致发光灯902、布置在基，上方的经构造以用于接收^^样品 的样品室904和布置在样品室中的酶试剂(未描述)。分析测试条900还包括 用于引导去往和来自分析测试条的各元件的能量和信号的电触点906。电致发光灯902经构造以发光，所述光能够使分析测试条的4顿 见，并且可使使用者察觉分析测试条的空间状态。特别是在图9的实ltt 式中，电致发光灯902经构造以沿着样品室(例如，^ffl管样品室)的外围发
光，从而皿可mttk确定由体液样品填充的毛细管完备样品。 —旦获知本公开内容，本领嫩术人员将认i口溯，根据本发明实施 方式的具有电致发光灯的分析测试条可以利用具有根据本发明的实施方式的电 縱光模块和系统的分析观赋条的适宜的特征和特点。财卜，根据本发明的实 施方式的具有电致发光灯的分析测试条可以是基于电化学的分析测试条或基于 光化学的分析测试条。图10是描述根据本发明的示例性实施方式的制造用于确定体液样 品(例如全血样)中的分析物(诸如葡萄糖)的分析测试条的方法1000中的 阶段的流程图。图11是方法1000和本发明的其他方法实M式中可以采用的 巻料印刷^3 1100的简化视图。参考图10，方法1000包括在步骤1010顺次将下列层施用于基底
层
(i) 背电极层，
(ii) 布置^^f述背电极层上的电绝缘层，
(iii) 布置^^f述扭，层上的荧光层，和
(iv) 布置在所述荧光层上的前电极层，所述前电极层的至少一部分是半 透明的。
实现依次施用从而使其形成分析测试条的电致发光元件(对于本发明的各
种实施方式或者为此处所述的电致发光灯或者为此处戶;f述的电致发光模块)。
如果需要，顺次施用中的任一施用后、下一顺 :fc^用前可以进行干燥步骤(即， 间歇性干燥步骤)。财卜，也可以继续施用密封剂层。方法1000可以i!51使用丝网印刷术、平版印刷、基于连 料的 印刷技术或其任何组合而实现。在该方面中，基于连续巻料的印刷技术可能尤 其有利于印刷产量和校准(alignment)。例如，连纟錢料印刷装置1100可用于 基底1104以执行方法1000。在该情况中，任选的预处理台1106、背电极层印 刷台(print station) 1108、第一干燥器1110、电绝缘层印刷台1112、第二干燥 器1114、荧光层印刷台1116、第三干燥器1118、半透明的前电极层印刷台1120、 第四干燥器1122和密封剂层印刷台1124可用于制造分析测试条。 —种用于确定^S样品中的分析物的系统，戶腿系统包括下述分析 测试条，所述分析测试B括基底层布置^^^基/SM上的电致发光元件; 布置^^述基廳上方的经构造以用于以接收体液样品的样品室；和经构造以 用于将分析测试 入其中以及随后确定#^样品中的分析物的分析仪表。
0050]在前,统中，其中，所述电致发光元件是电致发，块，所述分 析测试条还包括布置在所述样品室中的含荧光基团的测光酶试剂，所述电致发 光模块以光学方式与样品室连通，所述电，光模块经构造以发光，所述光促 进含荧光基团的测光酶试剂与分析物之间的荧光化学反鹏列。在前述系统中，其中，所述分析测试条进一步包括布置^E^述基底 层上的光检测器，其中，所述光检测器经配置以检测^^f述含荧光基团的测光 酶试剂曝露于所述 样品和来自所述电致发光模块的光之后的由所述含荧光 基团的领恍酶试齐IJ鄉的光子。在前述系统中，其中，所述光检测器包括由硫化镉和硒化镉中的一 种形成的光敏电阻电极。在前述系统中，其中，戶;f^含荧光基团的测光酶试齐ti包括葡萄糖氧
化酶、辣根过氧化物酶和AmplexRed试剂。在前述系统中，其中，所述荧光化学R^序列产生试鹵灵，以^M 述试齒灵的荧光^f的光子与所述体液样品中的分析物的浓度成比例。在前縣统中，其中，所述电致发光模块是顿发光灯，所述电致 发光灯经构造以发光，所述光旨辦被分析测试条的舰舞见，并且可傲顿 者察觉分析测试条的空间状态。在前述系统中，其中，所述分析测试条和分析仪表经构造以用于确 定全血样中的葡萄糖。在前述系统中，其中，所述电致发光元件包括背电极层；布置在 所述背电极层上的电绝缘层;布置^^f述电绝缘层上的荧光层；禾蹄置在所述 荧光层上的前电极层，所述前电极层的至少一部分是半透明的。在前i&^、统中，其中，所述电致发光元件还包括密封剂层。在前縣统中，其中，所述电致发光模块还包総5构造以改变由荧 光层鄉的光的波长的波长调制层。在前述系统中，其中，所述波长调制层包含荧光素。在前述系统中，其中，所逾波长调制层包含若丹明。
在前述系统中，其中，所述波长调制层经由斯托克斯位移而改变 由荧光层，的光的波长。 —种用于确定^g样品中分析物的方法，駄法包括将#^样品 转移至吩附式纸的样品室，所述样品试纸包括基底层；布置顿述基底层上 并且与所述样品室以光学方式舰的电致发光模块；布置在所述样品室中的含 荧光基团的测光酶试抓禾峭品室，其中，所述电致发^莫块经构造以发光， 所述光iSiS涉及含荧光基团的测光酶试齐诉口分析物的荧光化学反应序列；将含 荧光基团的测光酶试剂曝露于^^样品中和由电致发光模块发射的光中，从而 经由荧光化学反应序列而由含荧光基团的测纖试齐(J^f光子；荆顿光检测 器检测光子。戶;M方法中，其中，所述电致发光模她括背电极层；布置在所 述背电极层上的电绝缘层；布置^ff述电绝缘层上的荧光层；禾卩布置^^ 述荧 光层上的前电极层，所述前电极层的至少一部分^it明的。 —种方法，其中，戶做电致发光模块还包括密封剂层。 —种方法，其中，臓电致发光模i央还包^^构造以改变由荧光层 鄉的光的波长的波长调制层。 —种方法，其中，所述波长调制层包含若丹明。 —种方法，其中，所述波长调制层经由斯托克斯位銜Stoke，s shift) 而改变由荧光层发射的光的波长。在前述方法中，其中，所述分析测试条还包括布置^ff述基底层上 的光检测器，其中，所述光检测器经配置以在检测步骤中检测在所述含荧光基 团的测光酶试剂曝露于所述体液样品和来自所述电致发光模块的光之后的由所 述含荧光基团的测光酶试剂发射的光子。在前述方法中，其中，所述光检测 置为与电致发光模±妙平面 (coplanar)。在前述方法中，其中，所述光检测器布置为与电致发光模块共面 (cofacial)。在前述方法中，其中，所述含荧光基团的观恍酶试齐咆括葡萄糖氧
化酶、辣鹏氧化物酶和AmplexRed试剂。在前述方法中，其中，所述荧光化学反应序歹性成试卣灵，以使所 述试卣灵的荧光鄉的光子与所述#^样品中的分析物的浓 比例。 —种用于制造具有电致发光元件的分析测试条的方法，该方法包 括顺次将下列层施用于分析测试条的基底层背电极层；布置^E^述背电极 层上的电绝缘层；布置在所述电绝缘层上的荧光层；和布置在所述荧光层上的 前电极层，所述前电极层的至少一部分是半透明的，由此形成分析测试条的电 致发光元件。在前述方法中，其中，所述{顿步 —步施用布置^^述前电极
层上的密封剂层。在前述方法中，其中，所述密封剂层包貪波长调制剂。
在前述方法中，其中，所^M用步骤禾,连续巻料印刷技术执行。
在前述方法中，其中，所^Mffi步骤利用平版印刷狱执行。
在前述方法中，其中，所^M用步骤利用平版印刷技术与基于巻料
的连续印刷,的组合而执行。在前述方法中，其中，在所繊用步骤的过程中间歇ifeit行干燥。
在前述方法中，其中，所述电致发光元件是构造为发光的电致发光
模块，所述光iSiS涉及分附式纸的含荧光基团的测光酶试齐诉口分析物的荧光化
学反应序列。应当理解，在实施本发明时可以采用对此处描述的本发明的实施方 ^it行的各种替代方案。其意图在于下歹败利要求限定了本发明的范围并由此 涵盖了在这些权利要求及其等同物的范围内的构造体和方法。
权利要求
1、一种用于确定体液样品中的分析物的分析测试条，所述分析测试条包括基底层；布置在所述基底层上的电致发光模块；布置在所述基底层上方的经构造以用于接收所述体液样品的样品室；和布置在所述样品室内的含荧光基团的测光酶试剂；而且其中，所述电致发光模块与所述样品室以光学方式连通，并且其中，所述电致发光模块经构造以发光，所述光促进涉及所述含荧光基团的测光酶试剂与所述分析物的荧光化学反应序列。
2、 根据权利要求1的分析测试条，其中，所述电致发光模块包括背电鹏；布置^^ 述背电^M上的电绝缘层； 布置^^f述电绝缘层上的荧光层；禾口布置在所述荧光层上的前电极层，所述前电极层的至少一部分是半透明的。
3、 根据权利要求2的分析测试条，其中，所述电致发光纟莫块还包括密封 剂层。
4、 根据权利要求2的分析测试条，其中，所述电致发光模块还包括波长 调制层，所述波长调制层经构造以改变由所述荧光层鄉的光的波长。
5、 根据权利要求4的分析观赋条，其中，所述波长调制层包含荧光素。
6、 根据权利要求4的分析测试条，其中，所述波长调制层包含若丹明。
7、 根据权利要求4的分析测试条，其中，所述波长调制层经由斯托克斯 位移改变由所述荧光层发射的光的波长。
8、 根据权利要求1的分析测试条，所述分析测试条还包括布置在所述基 廳上的光检测器，其中，所述光检测器经方爐以检测^^f述含荧光基团的测 光酶试剂曝露于所述体液样品和来自所述电致发光模块的光之后的由所述含荧 光基团的观恍酶试剂发射的光子。
9、 根据权利要求8的分析测试条，其中，所述光检测器经布置而与所述电致发光模i^平面。
10、 根据权利要求8的分析测试条，其中，所述光检测器经布置而与所述电鄉光模鹏面。
11、 根据权利要求8的分析测试条，其中，所述光检测器包括由硫化镉和硒化镉中的一种形成的光敏电阻电极。
12、 根据权利要求1的分析测试条，其中，所述含荧光基团的观恍酶试剂 包括葡萄,化酶、辣^ra:氧化物酶和Amplex Red试剂。
13、 根据权利要求12的分析测试条，其中，所述荧光化学反应序列产生 试卣灵，以使所述试卤灵的荧光发射的光子与所述^^样品中的分析物的浓度 成比例。
全文摘要
本发明涉及一种用于确定体液样品(例如，全血样)中的分析物(诸如葡萄糖)的分析测试条，所述分析测试条包括基底层、布置在所述基底层上的电致发光模块、布置在所述基底层上方的经构造以接收所述体液样品的样品室；和布置在所述样品室内的含荧光基团的测光酶试剂。此外，所述电致发光模块与所述样品室以光学方式连通，并且经构造以发光，所述光促进涉及所述含荧光基团的测光酶试剂与所述分析物的荧光化学反应序列。
文档编号G01N33/52GK101187662SQ20071015964
公开日2008年5月28日 申请日期2007年10月31日 优先权日2006年10月31日
发明者L·米尔斯, M·F·卡多西, S·P·布利特, S·塞尼 申请人:生命扫描苏格兰有限公司