專利名稱：血糖測試儀配套試紙及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種試紙及其制作方法，特別是一種血糖測試儀配套試紙及其制作方法，屬于生物傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計我國糖尿病病人已超過4000萬，每年還以1.5％的發(fā)展速度增加?？刂铺悄虿“l(fā)展的有效手段之一是實施血糖測試達(dá)到嚴(yán)格控制用藥和飲食，維持病人血糖指數(shù)的穩(wěn)定。目前市場上出現(xiàn)的一些血糖儀其配套試紙采用復(fù)合絲印技術(shù)，這種血糖試紙制作工藝復(fù)雜，需要特殊材料，成本和廢品率都較高，難以在國內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，美國專利號為6241862，專利名稱為Disposable teststrips with integrated reagent/blood separation layer(具有復(fù)合試劑及血液分層作用的拋棄式試紙)，該專利中介紹了一種多層膜法制備血糖電極的系統(tǒng)，其目的是讓受測葡萄糖液能夠方便的擴(kuò)散至反應(yīng)區(qū)間，以達(dá)到提高測試精度和較少溶血性影響的目的。但是該方法采用多層絲印技術(shù)，并且需用不同性質(zhì)的絲印油墨印制在同一基片上，造成復(fù)雜的絲印制作工藝，給試紙的后期加工和封裝帶來一定困難，且不利于規(guī)模化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種血糖測試儀配套試紙及其制作方法，使該試紙一旦接觸人體體液后，可在相應(yīng)的配套測試儀器上方便直觀的讀出測試結(jié)果，其制作方法簡單，方便后期加工和封裝，有利于規(guī)?；a(chǎn)。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明試紙包括一個基片，如PVC基片；基片上印有一個工作電極；基片上印有一個參考電極；基片上印有電回路，以便于同測試儀器相連完成血糖測試；在基片的一端印有同讀出儀表相連的導(dǎo)線。工作電極和參考電極分別是印在基片導(dǎo)電銀層上形成的碳涂層，工作電極上噴涂有催化血液葡萄糖反應(yīng)的生物酶，如葡萄糖氧化酶，以及一種能在酶催化反應(yīng)中心和電極之間進(jìn)行電子傳遞的介質(zhì)和黏合劑，如此構(gòu)成一個電路回路，反應(yīng)時根據(jù)血液中葡萄糖濃度的高低，產(chǎn)生相應(yīng)大小的電流信號，并被測試儀檢測讀出。本試紙省略了隔離層和絕緣層，結(jié)構(gòu)簡單，被測試的物質(zhì)可以是乳酸、膽固醇或葡萄糖，使用的酶可以是乳酸氧化酶、膽固醇氧化酶和葡萄糖氧化酶。
工作電極是一種絲網(wǎng)印刷在支持物上的雙層導(dǎo)電薄膜，在導(dǎo)電薄膜上噴涂印刷包含催化生化反應(yīng)的酶和能在酶催化反應(yīng)同電極之間進(jìn)行電子傳遞的介質(zhì)。這種工作電極能傳遞酶催化反應(yīng)后產(chǎn)生的電流。工作電極與參比電極靠近，兩個電極構(gòu)成一個有效反應(yīng)區(qū)域，在同測試儀連接后，組成有效體液成分測試系統(tǒng)。
本發(fā)明采用生物傳感及電化學(xué)原理，通過絲網(wǎng)和噴涂印刷相結(jié)合的方法制作上述試紙，絲網(wǎng)印刷局限于印制導(dǎo)電線路，僅起導(dǎo)通作用，將比較敏感的生物元件如酶、導(dǎo)電介質(zhì)和黏合劑等從絲印材料中分離，采用非接觸的噴涂方式印刷在電極支持物上，噴涂材料的噴涂量和噴涂面積完全由電腦精確控制。
以下對本發(fā)明方法作進(jìn)一步的說明，具體步驟如下(1)在絲印導(dǎo)電碳墨中加入1.2-2.5％的羥乙基纖維素，加入10-20％的電子導(dǎo)電載體材料，如苯醌或鐵氰化鉀，混勻備用；(2)將200-400目數(shù)的金屬或尼龍聚酯材料絲網(wǎng)固定在方型輕質(zhì)金屬框加上，在暗室內(nèi)涂上柯達(dá)感光膠，干燥備用；(3)將計算機(jī)繪制的工作電極和參考電極負(fù)片置于感光膠上，于20-40瓦紫外燈下暴光15-30分鐘，用高壓水槍沖洗去被電極負(fù)片覆蓋的未硬化感光膠，干燥后形成絲印模板；(4)將帶有工作電極和參考電極圖形的絲印模板安裝于自動絲印機(jī)上備用；(5)將活性為10-30國際單位的乳酸氧化酶或活性為12-25國際單位的膽固醇氧化酶或活性為200-500國際單位的葡萄糖氧化酶，配入50-120毫摩爾每升的磷酸緩沖液中，同時添加苯醌或鐵氰化鉀每升200-800毫克，充分溶解后擱置4℃冰箱備用。
工作電極先采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)將導(dǎo)電銀材料和導(dǎo)電碳材料印在基片上；然后噴涂印刷酶和電子傳遞體如苯醌或鐵氰化鉀，參考電極也以相同的方法制作。
用于噴涂印刷的油墨中包括液體粘合劑、導(dǎo)電物溶液和酶。基片的材料可以是一種韌性好，絕緣度高的聚合材料，比如聚氯乙烯，聚酯或聚碳酸酯。
本發(fā)明具有實質(zhì)性特點和顯著進(jìn)步，本發(fā)明方法將絲網(wǎng)印刷局限于印制導(dǎo)電線路，僅起導(dǎo)通作用，從而降低了工藝制作要求；絲印材料和絲印設(shè)備不必特殊加工，通過市售渠道即可獲得，成本很低；將比較敏感的生物元件如酶、導(dǎo)電介質(zhì)和黏合劑等從絲印材料中分離，以非接觸的噴涂方式印刷在電極支持物上，消除了復(fù)合絲印方式因反復(fù)接觸式印刷對生物敏感材料帶來的不利影響；由于噴涂印刷技術(shù)已臻于完善，所要噴涂的材料完全可由電腦精確控制其噴涂量和面積，使最終產(chǎn)品的精度和重復(fù)性得到充分保障。本發(fā)明試紙一旦接觸人體體液后，可在相應(yīng)的配套測試儀器上方便直觀的讀出測試結(jié)果，制作方法簡單，精度高，成本低，方便后期加工和封裝，有利于規(guī)模化生產(chǎn)。


圖1本發(fā)明試紙結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明試紙包括一個基片1，基片1上印有一個工作電極2，基片1上印有一個參考電極3，基片1上印有電回路，在基片1的一端印有同讀出儀表相連的導(dǎo)線4，工作電極2和參考電極3分別是印在基片1導(dǎo)電銀層上形成的碳涂層，工作電極2上噴涂有催化血液葡萄糖反應(yīng)的生物酶，如葡萄糖氧化酶，以及一種能在酶催化反應(yīng)中心和電極之間進(jìn)行電子傳遞的介質(zhì)和黏合劑，如此構(gòu)成一個電路回路，反應(yīng)時根據(jù)血液中葡萄糖濃度的高低，產(chǎn)生相應(yīng)大小的電流信號，并被測試儀檢測讀出。被測試的物質(zhì)可以是乳酸、膽固醇或葡萄糖，使用的酶可以是乳酸氧化酶、膽固醇氧化酶和葡萄糖氧化酶。
工作電極2是一種絲網(wǎng)印刷在支持物上的雙層導(dǎo)電薄膜5，在導(dǎo)電薄膜5上噴涂印刷包含催化生化反應(yīng)的酶和能在酶催化反應(yīng)同電極之間進(jìn)行電子傳遞的介質(zhì)。工作電極2與參比電極3靠近，兩個電極構(gòu)成一個有效反應(yīng)區(qū)域，在同測試儀連接后，組成有效體液成分測試系統(tǒng)。
結(jié)合本發(fā)明方法的內(nèi)容提供以下實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實施例1聚乙烯(PVC)板材，預(yù)先切成150×150公分基板備用。
(1)在1克絲印導(dǎo)電碳墨(埃奇森Acheson423 SS)中加入1.2％的羥乙基纖維素，加入10％的電子導(dǎo)電載體材料苯醌，混勻備用。
(2)將200目數(shù)的金屬或尼龍聚酯材料絲網(wǎng)固定在方型輕質(zhì)金屬框加上，在暗室內(nèi)涂上柯達(dá)感光膠，干燥備用。
(3)將計算機(jī)繪制的工作電極和參考電極負(fù)片置于感光膠上，于20瓦紫外燈下暴光15分鐘。用高壓水槍沖洗去被電極負(fù)片覆蓋的未硬化感光膠。干燥后形成絲印模板。
(4)將帶有工作電極和參考電極圖形的絲印模板安裝于(德克DEK-245)型自動絲印機(jī)上備用。
(5)將活性為10國際單位的乳酸氧化酶配入50毫摩爾每升的磷酸緩沖液中，同時添加苯醌每升200毫克。充分溶解后擱置4℃冰箱備用。
在上述自動絲網(wǎng)印刷機(jī)上添加導(dǎo)電銀墨(埃奇森Acheson 427 SS)進(jìn)行導(dǎo)電線路的印刷；干燥后在自動絲網(wǎng)印刷機(jī)上加入上述混合導(dǎo)電絲印碳墨，將先前印制的銀墨線路覆蓋，分別制成工作電極和參考電極。印制完的電極需擱置于60℃烘箱內(nèi)固化30分鐘，在每一片PVC基片上形成50對工作和參考電極，然后取出備用。制作可測試乳酸，膽固醇和葡萄糖的酶試紙時，取出已制成的基礎(chǔ)工作電極和參考電極，將上述(5)中的混合液加入百道自動精密噴涂儀(BIODOT-3000)的存儲瓶中，通過計算機(jī)設(shè)置間距和液滴大小，然后均勻噴涂在制成的工作電極和參考電極的設(shè)定部位。該部位位于工作電極和參考電極的工作反應(yīng)端約5×5mm的區(qū)間內(nèi)。
上述電極制成干燥后，將一約10mm寬的聚酯網(wǎng)膜覆蓋在反應(yīng)區(qū)上，然后用絕緣絲印油墨印制在工作和參考電極的非反應(yīng)部位，露出反應(yīng)區(qū)間。噴涂印刷完的電極片在干燥條件下室溫干燥3小時。用剪切機(jī)將干燥的測試片切成35mm長，0.8mm寬的測試條成品。
將已制成的測試條，置于測試儀中并在工作電極和參考電極兩段施加220mV工作電壓，測定不同濃度的乳酸，結(jié)果表明反應(yīng)發(fā)生10秒后，顯示制作電極良好的測試重復(fù)性和相關(guān)性。經(jīng)同生化分析儀比較，分別取50份乳酸質(zhì)控液和50份病人血樣乳酸對照測試，其相關(guān)性γ達(dá)到0.9567測試條的相對標(biāo)準(zhǔn)誤差為CV≤6.5％。
實施例2聚酯(PET)板材，預(yù)先切成150×150公分基板備用。
(1)在絲印導(dǎo)電碳墨(埃奇森Acheson423 SS)中加入1.8％的羥乙基纖維素，加入15％的電子導(dǎo)電載體材料苯醌，混勻備用。
(2)將300目數(shù)的金屬或尼龍聚酯材料絲網(wǎng)固定在方型輕質(zhì)金屬框加上，在暗室內(nèi)涂上柯達(dá)感光膠，干燥備用。
(3)將計算機(jī)繪制的工作電極和參考電極負(fù)片置于感光膠上，于20瓦紫外燈下暴光25分鐘。用高壓水槍沖洗去被電極負(fù)片覆蓋的未硬化感光膠。干燥后形成絲印模板。
(4)將帶有工作電極和參考電極圖形的絲印模板安裝于(德克DEK-245)型自動絲印機(jī)上備用。
(5)將活性為25國際單位的膽固醇氧化酶配入50毫摩爾每升的磷酸緩沖液中，同時添加苯醌每升800毫克。充分溶解后擱置4℃冰箱備用。
噴涂等制作方法同實例1，將制成的測試條，置于測試儀中并在工作電極和參考電極兩段施加300mV工作電壓，分別測定不同濃度的膽固醇，結(jié)果表明反應(yīng)發(fā)生20秒后，顯示制作電極良好的測試重復(fù)性和相關(guān)性。經(jīng)同生化分析儀比較，取30份膽固醇質(zhì)控液和20份病人血樣膽固醇對照測試，其相關(guān)性γ達(dá)到0.967，測試條的相對標(biāo)準(zhǔn)誤差為CV≤5.7％。
實施例3聚酚酯(PP)板材，預(yù)先切成150×150公分基板備用。
(1)在絲印導(dǎo)電碳墨中加入2.5％的羥乙基纖維素，加入20％的電子導(dǎo)電載體材料鐵氰化鉀，混勻備用；(2)將400目數(shù)的金屬或尼龍聚酯材料絲網(wǎng)固定在方型輕質(zhì)金屬框加上，在暗室內(nèi)涂上柯達(dá)感光膠，干燥備用；(3)將計算機(jī)繪制的工作電極和參考電極負(fù)片置于感光膠上，于40瓦紫外燈下暴光30分鐘，用高壓水槍沖洗去被電極負(fù)片覆蓋的未硬化感光膠，干燥后形成絲印模板；(4)將帶有工作電極和參考電極圖形的絲印模板安裝于自動絲印機(jī)上備用；(5)將活性為30國際單位的葡萄糖氧化酶配入120毫摩爾每升的磷酸緩沖液中，同時添加鐵氰化鉀每升600毫克。充分溶解后擱置4℃冰箱備用。
噴涂等制作方法同實施例1，將制成的測試條，置于測試儀中并在工作電極和參考電極兩段施加400mV工作電壓，分別測定不同濃度的葡萄糖，結(jié)果表明反應(yīng)發(fā)生30秒后，顯示制作電極良好的測試重復(fù)性和相關(guān)性。經(jīng)同醫(yī)院生化分析儀比較，分別取50份葡萄糖質(zhì)控液和50份糖尿病人血樣葡萄糖對照測試，其相關(guān)性γ達(dá)到0.97，測試條的相對標(biāo)準(zhǔn)誤差為CV≤8.1％。
權(quán)利要求
1.一種血糖測試儀配套試紙，主要包括一個基片(1)，基片(1)上印有一個工作電極(2)，基片(1)上印有一個參考電極(3)，基片(1)上印有電回路，在基片(1)的一端印有同讀出儀表相連的導(dǎo)線(4)，其特征在于，工作電極(2)和參考電極(3)分別是印在基片(1)導(dǎo)電銀層上形成的碳涂層，工作電極(2)上噴涂有催化血液葡萄糖反應(yīng)的生物酶，以及一種能在酶催化反應(yīng)中心和電極之間進(jìn)行電子傳遞的介質(zhì)和黏合劑，如此構(gòu)成一個電路回路，反應(yīng)時根據(jù)血液中葡萄糖濃度的高低，產(chǎn)生相應(yīng)大小的電流信號，并被測試儀檢測讀出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血糖測試儀配套試紙，其特征是，被測試的物質(zhì)是乳酸、膽固醇或葡萄糖，使用的酶是乳酸氧化酶、膽固醇氧化酶和葡萄糖氧化酶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血糖測試儀配套試紙，其特征是，工作電極(2)是一種絲網(wǎng)印刷在支持物上的雙層導(dǎo)電薄膜(5)，在導(dǎo)電薄膜(5)上噴涂印刷包含催化生化反應(yīng)的酶和能在酶催化反應(yīng)同電極之間進(jìn)行電子傳遞的介質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血糖測試儀配套試紙，其特征是，工作電極(2)與參比電極(3)靠近，兩個電極構(gòu)成一個有效反應(yīng)區(qū)域，在同測試儀連接后，組成有效體液成分測試系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血糖測試儀配套試紙，其特征是，基片的材料是一種韌性好、絕緣度高的聚合材料，如聚氯乙烯，聚酯或聚碳酸酯。
6.一種血糖測試儀配套試紙的制作方法，其特征在于采用生物傳感及電化學(xué)原理，通過絲網(wǎng)和噴涂印刷相結(jié)合的方法制作上述試紙，絲網(wǎng)印刷局限于印制導(dǎo)電線路，僅作為導(dǎo)通，將比較敏感的生物元件從絲印材料中分離，采用非接觸的噴涂方式印刷在電極支持物上，噴涂材料的噴涂量和噴涂面積完全由電腦精確控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的血糖測試儀配套試紙的制作方法，其特征是，具體步驟如下(1)在絲印導(dǎo)電碳墨中加入1.2-2.5％的羥乙基纖維素，加入10-20％的電子導(dǎo)電載體材料，如苯醌或鐵氰化鉀，混勻備用；(2)將200-400目數(shù)的金屬或尼龍聚酯材料絲網(wǎng)固定在方型輕質(zhì)金屬框加上，在暗室內(nèi)涂上柯達(dá)感光膠，干燥備用；(3)將計算機(jī)繪制的工作電極和參考電極負(fù)片置于感光膠上，于20-40瓦紫外燈下暴光15-30分鐘，用高壓水槍沖洗去被電極負(fù)片覆蓋的未硬化感光膠，干燥后形成絲印模板；(4)將帶有工作電極和參考電極圖形的絲印模板安裝于自動絲印機(jī)上備用；(5)將活性為10-30國際單位的乳酸氧化酶或活性為12-25國際單位的膽固醇氧化酶或活性為200-500國際單位的葡萄糖氧化酶，配入50-120毫摩爾每升的磷酸緩沖液中，同時添加苯醌或鐵氰化鉀每升200-800毫克，充分溶解后擱置4℃冰箱備用。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的血糖測試儀配套試紙的制作方法，其特征是，工作電極先采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)將導(dǎo)電銀材料和導(dǎo)電碳材料印在基片上；然后噴涂印刷酶和電子傳遞體，如苯醌或鐵氰化鉀，參考電極以相同的方法制作。
9.根據(jù)權(quán)利要求6和7所述的血糖測試儀配套試紙的制作方法，其特征是，用于噴涂印刷的油墨中包括液體粘合劑、導(dǎo)電物溶液和酶。
全文摘要
血糖測試儀配套試紙及其制作方法屬于生物傳感技術(shù)領(lǐng)域。試紙的基片上印有工作電極和參考電極以及電回路，基片一端印有同讀出儀表相連的導(dǎo)線，工作電極和參考電極分別是印在基片導(dǎo)電銀層上形成的碳涂層，工作電極上噴涂有生物酶以及介質(zhì)和黏合劑。方法采用生物傳感及電化學(xué)原理，通過絲網(wǎng)和噴涂印刷相結(jié)合制作上述試紙，絲網(wǎng)印刷局限于印制導(dǎo)電線路，將比較敏感的生物元件從絲印材料中分離，采用非接觸的噴涂方式印刷在電極支持物上，噴涂材料的噴涂量和噴涂面積完全由電腦精確控制。本發(fā)明試紙一旦接觸人體體液后，可在相應(yīng)的配套測試儀器上方便直觀的讀出測試結(jié)果，制作方法簡單，精度高，成本低，方便后期加工和封裝，有利于規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號G01N33/52GK1447113SQ0311617
公開日2003年10月8日 申請日期2003年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月3日
發(fā)明者胡軍, 陳滋青, 周娟 申請人:上海斯坎生物傳感技術(shù)有限公司