专利名称：用于测试小体积的电极条的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于测试小体积的例如全血的电极条。
背景技术：
糖尿病是一种最常见的内分泌疾病。患者必须不断监测他们的血液葡萄糖含量。通常要通过使用检测血液葡萄糖的小测试条来实现。
测试条使用者最常遇到的问题是测试条上的血液量不合适和血液在测试条上的布局不当。很多装置通过使用毛细管作用填充的样品室而对付这种问题。样品被保留在电极附近，促进样品中特定分析物的测定；参见EP-A-0170375和US-A-5141868。
这类已知设备包括沉积在非传导衬底上的电极，电极上涂布有特异于所针对分析物的试剂体系并且被纳在空腔中，该空腔的大小足够小到允许通过毛细管作用引入体积例如2.5-3μL的样品。这些装置小巧化的程度受制造公差和由其化学可实现的信噪比的限制。
US-5820551公开了一种测试条,其包括承载工作电极和对电板的支持体以及涂布在有效电极上的酶和介体。一滴全血便可以提供电极之间的传导路径，并且可以测定血液中的葡萄糖浓度。有效电极与全血样品接触，之间没有插入膜或其它全血滤器。
WO-A-98/55856(本申请优先权日之后公开)公开了一种涂布在传导层上的分析物特异性试剂，以及位于试剂和参比电极上面的单丝筛网。样品施用区域被提供在筛网的一个边缘。
发明概述本发明的第一个方面是一种测试条，其包括承载有效电极和对电极的支持体和一层材料，待测的小体积液体可以分布在所说的材料层内并且提供电极之间的接触，并且其中材料上涂布有分析物特异性试剂，如氧化还原反应的一种组分，例如酶、辅因子或介体。具体说，本发明提供一种用于血液葡萄糖的测试条，其中样品的需求量非常少，并且通过以新的方式使用试剂来实现有效的反应动力学。
试剂涂布的材料本身可以呈带状形式。本发明的第二个方面是材料的柔性带，液体可以分布在其中并且在其上的离散区域涂布有氧化还原反应的至少一种组分。
发明描述本发明中，氧化还原反应的任何一种或多种组分，例如酶(如葡糖氧化酶或葡糖脱氢酶)、辅因子和介体都可以被施用于放置在装置上部的筛网或膜上。仅出于举例说明的目的，本发明可以以酶涂布的筛网作为参考进行描述。无论使用哪种组分或哪些组分，当添加样品时，它们迅速溶解并且形成有效的反应介质，该反应介质可以提供测试条分立电极之间的接触。在此方式中，反应会快速进行而且没有扩散屏障。这种反应类型在样品体积低、样品粘(如全血)和要求快速反应的情形中特别必要。
在本发明的一个典型实施方案中，传感元件测试条由两个电极组成，其中一个起工作电极作用而另一个起反向、参比电极作用。与样品接触的工作电极的末端具有一与其紧密接触的介体。测试条有效地提供了由这两个电极和附加片层所限定的反应室，其中所说的片层覆在电极上面，其预涂布有氧化还原酶和酶的任何必要的辅因子。反应室还可以包括其它材料片层和/或润湿剂如表面活性剂或溶胞材料(其可以放置于任何一层上覆片层中)。按此方式，活性酶不被涂布在形成工作电极的导体上但被提供在其上面的分离层中，该分离层又有效形成反应室的溶液相。当与侧向流动结合时，可以建立起接近于在搅动反应室中进行有效混合的条件。
在本发明的一个实例中，氯化银/银参比/对电极放置在邻近于碳精电极。一般来说，为此目的，将一对印刷碳精电极印刷在非传导衬底上，然后将银/氯化银印刷在其中一个碳精电极上使其起参比/对电极的功能。将非传导性油墨印刷在碳精电极和衬底的上面，以便确定出在每个电极中的一部分作为用于插入计量器的接触垫和每个电极上的远离接触垫的另一部分作为接收样品的传感区。
然后，制备用于酶辅因子NADH的介体，并且通过移液将其从水溶液中沉积到电极上。然后在工作电极上沉积另一含有NAD的层。
通过移液、油墨喷涂或浸涂给单丝筛网材料涂布表面活性剂，然后涂布含葡糖脱氢酶的溶液，并且放置于两个电极的上面，形成反应室。该反应室还可以通过附加的印刷或通过使用顶层来限定，形成边缘填充的空腔。例如，将第二种非传导性油墨印刷在筛网材料的顶部，然后在筛网顶部以一定的方式涂敷一覆盖带，以便留下为施用样品暴露的筛网的扩大区域。
该装置允许将小体积的样品(一般来说为1μL或更少)施用于筛网的延伸部分。接下来用样品充溢装置的传感区，使其与测定电极紧密接触。
具有边缘填充的装置描述于WO-A-98/55856。本发明可以将它们简单改制一下。具体说，可以参考WO-A-98/55856的
图1；本发明的组件为支持体(1)、电极(2/3)、筛网材料(6)和带(7)；此外，在筛网材料上提供试剂。这种装置可以通过将其边缘施用于样品而工作。当样品难以提取时，其是特别有价值的。其它结构对本领域技术人员来说是显而易见的，包括涂布到上覆筛网或膜片层上的一个或多个辅因子、介体或酶的组合。各种组合的选择可取决于各种化合物的反应动力学。
在本装置的另一个实施方案中，将酶或介体涂布在片层上，将辅因子和其它介体或酶直接涂布在工作电极上，并且片层能够过滤全血，以致有效电极检测有效不含全血细胞的样品。此时，基本上减少了结果的血细胞比容依赖。按此方式，可以使所选膜的滤胞功能与膜中具有一些或全部反应活性成分(酶、介体和辅因子)的快速动力学相结合，获得高效的装置。
总之，本发明的装置是通过将分析物定量分析所需要的一种或多种试剂在细筛网材料或膜上沉积成单层或复层来构建的；沉积区域的尺寸足够小到用非常小体积的样品便可以润湿。这种筛网或膜既可以在比色装置中也可以在电化学装置中使用。
本发明的一个特征在于将试剂精确地涂敷在纺织材料如聚酯或尼龙或其它多孔膜的目标区域上。使用时，其提供在样品的存在下试剂的快速溶解。可以将一种试剂或多种试剂应用于获得在精确位置处和在明确印痕中沉积已知体积的不同方法中。包括使用分配设备，如活塞泵、注射泵或请求式喷墨印刷机。
在另一个实施方案中，可以将含有一种或多种试剂的柔性带与另一种其上印刷有一系列电极的柔性带层压。可以顺序使用层压件(含有一排或一系列传感元件)，例如由适宜的分配器分配，代替切出单个传感元件。为此目的，无论是否是层压件，可以将本发明的一个带以卷的形式提供，并且存放在密封的卡盒(cassette)中，该卡盒中还可以含有干燥剂。使用时，可以将卡盒插入自动分配器中，从中通过分度机构自动将带卷开，顺序露出离散的传感元件。因此，这种仪器的作用类似于照相机胶卷的作用。在此实施方案中，带还可以含有红细胞溶解试剂如皂苷，以便减少全血样品中血细胞比容和血红蛋白效果。带还可以通过用可剥落的薄膜(如铝膜)覆盖来进一步避免水分影响，当带从卡盒中分配时，可剥落的薄膜自动被剥落。当将样品施用于传感元件时，可以电化学地测定样品中所针对的分析物的量。这种测定可以通过已知方法来进行。
以下的实施例将举例说明本发明。
实施例通过丝网印刷法将传导性油墨材料印刷在非传导性聚酯片层材料上。传导性油墨材料由石墨和碳颗粒以及溶于有机溶剂的聚合物粘合剂的混合物组成。待传导性油墨沉积后，在强制空气烘箱中除去溶剂。将银/氯化银参比/对电极印刷到每对印刷碳精电极的一个电极上，接着再印刷非传导性油墨层，以便确定出接触垫和传感元件区。
将诸如Meldola Blue、Nile Blue的介体或其它适宜的染料和酶辅因子烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)沉积到碳精电极上。或者，将NAD通过含水油墨分开涂敷到介体的上面。
将酶葡糖脱氢酶以均匀的圆点的形式沉积在单丝聚酯筛网带上。其可以如下获得(a)在接触模式中，让在分配器顶端处形成的非常接近于筛网的液滴通过将液滴接触到筛网表面而转移至筛网上；或者(b)在非接触模式中，让筛网上面的喷墨印刷头或其它孔形成的液滴从不会造成其渗到筛网中的距离处滴到筛网上干燥后，圆点扩散而覆盖一块区域，该区域部分由筛网编织特征并且部分由施用条件所决定。一般来说，500nL液滴覆盖的区域为1.3×1.2mm。让筛网带在室温下干燥。
然后，将酶改性的筛网带层压到装置的改性片层上并通过非传导印刷进一步保护。最终，将覆盖带层压到筛网的顶部。装置片层切割成圆形的单个装置。在另一个装置形式中，将层压的片层卷起并且装入卡盒型单元中，通过类似于照相机胶卷缠绕系统的卷绕机械，允许使用单个的装置。
权利要求
1.一种测试条，其包括承载有效电极和对电极的支持体和一层材料，待测的小体积液体可以分布在所说的材料层内并且提供电极之间的接触，并且其中材料上涂布有分析物特异性试剂。
2.根据权利要求1的测试条，其中试剂是氧化还原反应的至少一种组分，例如一种或多种酶、酶用介体和/或辅因子。
3.根据权利要求2的测试条，其中该至少一种组分包括酶。
4.根据权利要求2或3的测试条，其中酶是葡糖氧化酶或葡糖脱氢酶。
5.根据前述权利要求任一项的测试条，其中材料是单丝筛网或膜。
6.一种材料的柔性带，液体可以分布在其中并且在其上的离散区域涂布有氧化还原反应的至少一种组分。
7.根据权利要求6的柔性带，其中材料是单丝筛网或膜。
8.一种装有被卷起的权利要求6或7的带的容器。
9.根据权利要求8的容器，还包括自动分配装置。
10.一种测试液体以便检测分析物存在的方法，包括将液体与权利要求1-5任一项的测试条接触，并且检测电流。
11.根据权利要求10的方法，其中液体是血液并且分析物是葡萄糖。
全文摘要
一种测试条,其包括承载有效电极和对电极的支持体和一层材料,待测的小体积液体可以分布在所说的材料层内并且提供电极之间的接触,并且其中材料上涂布有分析物特异性试剂。材料层可以以带的方式方便提供,从中可以切割部分或顺序使用。
文档编号G01N27/327GK1326514SQ99813160
公开日2001年12月12日 申请日期1999年11月11日 优先权日1998年11月11日
发明者B·永金, J·麦克坎恩, N·布莱尔, L·J·考克斯 申请人:剑桥传感器有限公司