專利名稱：血液乳酸電化學(xué)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)血樣中乳酸進(jìn)行定量檢測(cè)的傳感器，用于定量快速測(cè)量血液乳酸水平。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在診斷中，測(cè)量血液乳酸濃度的含量得到越來(lái)越多的重視。目前，血液乳酸檢測(cè)方法主要是通過(guò)大型血液生化分析儀。但該方法存在的問(wèn)題是需要使用特殊裝置，測(cè)定所需血量較多、時(shí)間較長(zhǎng)，價(jià)格昂貴，只適合在大型醫(yī)院中進(jìn)行，不能在小型診所或是病人家庭中使用。
技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在各種場(chǎng)所方便快速測(cè)量血液乳酸含量的傳感器。并且本發(fā)明只需微量血液便可在短時(shí)間內(nèi)測(cè)出血液乳酸的含量。
血液乳酸電化學(xué)傳感器，包括絕緣性基板，基板上覆有工作電極和參比電極；基板上設(shè)定一血樣測(cè)量工作區(qū)，該工作區(qū)范圍內(nèi)包括了全部工作電極和部分參比電極；血樣測(cè)量工作區(qū)范圍外部覆有化學(xué)惰性的絕緣覆蓋膜；血樣測(cè)量工作區(qū)范圍內(nèi)部工作電極和部分參比電極上覆有能夠與乳酸反應(yīng)并產(chǎn)生電子傳遞的酶試劑反應(yīng)膜，酶試劑反應(yīng)膜分別與工作電極和參比電極相連，工作電極和參比電極分別通過(guò)電極引線通出絕緣覆蓋膜外。
所述的酶試劑反應(yīng)膜含有乳酸氧化酶、電子傳遞體、用于酶活性保持的穩(wěn)定劑和親水高分子物質(zhì)。親水高分子物質(zhì)可以使樣品溶液快速地滲透進(jìn)入酶反應(yīng)層進(jìn)行反應(yīng)，親水高分子物質(zhì)可以是羧基甲基纖維素(CMC)、羥基乙基纖維素(HEC)、羥基丙基纖維素(HPC)、甲基纖維素和乙基纖維素、乙基羥基乙基纖維素、羧基甲基乙基纖維素、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚賴氨酸和聚氨基酸、聚苯乙烯碘酸、乳膠、丙烯酸或其鹽、甲基丙烯酸或其鹽、淀粉或其衍生物、馬來(lái)酐或其鹽類、明膠、瓊脂糖凝膠、樹(shù)膠等。
電子傳遞體可以是鐵氰化鉀、對(duì)苯醌、吩嗪硫酸甲酯、靛酚及其衍生物、beta-萘醌-4-磺酸鉀、亞甲基藍(lán)、二茂鐵及其衍生物等。當(dāng)乳酸在電極中被氧化時(shí)，電子傳遞體被還原。電子傳遞體特別的優(yōu)選為鐵氰酸根化合物。鐵氰根離子為每平方厘米0.1-5mg。鐵氰酸根化合物的含量當(dāng)鐵氰酸根離子的含量小于每平方厘米工作電極0.1mg時(shí)，可測(cè)量的乳酸氧化酶的濃度范圍可能極小，當(dāng)鐵氰酸根離子濃度高于每平方厘米工作電極上5mg時(shí)，會(huì)引起響應(yīng)電流的不穩(wěn)定，影響測(cè)試結(jié)果的可靠性。
乳酸氧化酶為每平方厘米0.01-200μ活性單位，超過(guò)200單位的乳酸氧化酶不僅會(huì)增加產(chǎn)品成本，還會(huì)引起響應(yīng)電流的不穩(wěn)定。
測(cè)量時(shí)，把含有乳酸的樣品溶液施加在本生物傳感器的酶試劑反應(yīng)膜上，樣品中的乳酸在一定電壓下由乳酸氧化酶的催化，發(fā)生氧化還原，氧化過(guò)程中所產(chǎn)生的響應(yīng)電流正比于樣品中的乳酸底物的濃度。因此，只要測(cè)量出傳感響應(yīng)電流即可知道乳酸的含量，測(cè)量方便、用時(shí)短。
該血液乳酸電化學(xué)傳感器制作方法包含以下步驟1、首先利用厚膜絲印或薄膜蒸涂技術(shù)在絕緣基片上形成包含工作電極和參比電極的電極系統(tǒng)。工作電極所用材料選擇金、鉑、碳等電化學(xué)特性穩(wěn)定的惰性材料的一種；參比電極材料以Ag/AgCl為佳，也可采用金、鉑、碳等電化學(xué)特性穩(wěn)定的惰性材料中的一種。采用前述惰性材料時(shí)，為減少工藝的復(fù)雜性，通常選用與工作電極相同的材料。
2、采用厚膜絲印或其他工藝形成具有一定工作電極面積和參比電極面積的反應(yīng)工作區(qū)間。通過(guò)適當(dāng)?shù)膸缀卧O(shè)計(jì)，使反應(yīng)工作區(qū)內(nèi)的工作電極具有恒定的面積，以保證該發(fā)明的測(cè)量精確度。
3、配制含有具有一定有效量、能與乳酸反應(yīng)作用的酶和輔助試劑以及電子傳遞體的溶液。
4、采用精密點(diǎn)樣機(jī)或其他點(diǎn)樣設(shè)備將含有固定有效量的酶和輔助試劑以及電子傳遞體溶液，噴滴到反應(yīng)工作區(qū)的電極上。
5、生化試劑的干燥成膜處理。
6、血液乳酸電化學(xué)生物傳感器的分割和封裝。
采用本發(fā)明的血液乳酸電化學(xué)傳感器可以隨身攜帶，能夠在包括小型診所或是病人家庭中等各種場(chǎng)所使用，并且只需微量血液便可在一分鐘內(nèi)快速測(cè)出血液乳酸的含量。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)分解示意圖；圖2為圖1A-A′的局部剖視圖；圖3為本發(fā)明一實(shí)施例測(cè)量的乳酸濃度/傳感器響應(yīng)電流關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1和圖2所示，血液乳酸電化學(xué)傳感器，包括絕緣性基板1，基板1上覆有工作電極2和參比電極3?；?上設(shè)定一血樣測(cè)量工作區(qū)6，該工作區(qū)6范圍內(nèi)包括了全部工作電極2和部分參比電極3。血樣測(cè)量工作區(qū)6范圍外部覆有化學(xué)惰性的絕緣覆蓋膜5。血樣測(cè)量工作區(qū)6范圍內(nèi)部工作電極2和部分參比電極3上覆有能夠與乳酸反應(yīng)并產(chǎn)生電子傳遞的酶試劑反應(yīng)膜4。酶試劑反應(yīng)膜4分別與工作電極2和參比電極3相連，工作電極2和參比電極3分別通過(guò)電極引線7、8通出絕緣覆蓋膜5外。
酶試劑反應(yīng)膜4含有乳酸氧化酶、電子傳遞體、用于酶活性保持的穩(wěn)定劑和親水高分子物質(zhì)。具體的是將6mg乳酸氧化酶，60mg的鐵氰化鉀，10mg的牛血清白蛋白和10mg羧基甲基纖維素溶解在1ml的pH值為6.5的0.2M磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉的緩沖液中，制成混合酶溶液，將這種混合酶溶液滴加在圖1所示的電極系統(tǒng)的反應(yīng)區(qū)上，將其在45℃的恒溫干燥箱中干燥十分鐘，形成酶反應(yīng)層。
經(jīng)測(cè)試，將濃度分別為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15mM的乳酸溶液2微升分別滴加在上述方法制成的乳酸傳感器的反應(yīng)區(qū)中，50秒后在300mV電壓下測(cè)試其反應(yīng)電流，結(jié)果如下表所示

乳酸濃度與傳感器響應(yīng)電流關(guān)系如圖3所示，可見(jiàn)乳酸濃度與傳感器響應(yīng)電流成正比例關(guān)系，因此只需測(cè)出傳感響應(yīng)電流即可方便、快捷地測(cè)出乳酸的含量。
權(quán)利要求
1.血液乳酸電化學(xué)傳感器，包括絕緣性基板(1)，其特征在于基板(1)上覆有工作電極(2)和參比電極(3)；基板(1)上設(shè)定一血樣測(cè)量工作區(qū)(6)，該工作區(qū)(6)范圍內(nèi)包括了全部工作電極(2)和部分參比電極(3)；血樣測(cè)量工作區(qū)(6)范圍外部覆有化學(xué)惰性的絕緣覆蓋膜(5)；血樣測(cè)量工作區(qū)(6)范圍內(nèi)部覆有能夠與乳酸反應(yīng)并產(chǎn)生電子傳遞的酶試劑反應(yīng)膜(4)，酶試劑反應(yīng)膜(4)分別與工作電極(2)和參比電極(3)相連，工作電極(2)和參比電極(3)分別通過(guò)電極引線(7、8)通出絕緣覆蓋膜(5)外。
2.如權(quán)利要求1所述的血液乳酸電化學(xué)傳感器，其特征在于所述的酶試劑反應(yīng)膜(4)含有乳酸氧化酶、電子傳遞體、用于酶活性保持的穩(wěn)定劑和親水高分子物質(zhì)。
3.如權(quán)利要求2所述的血液乳酸電化學(xué)傳感器，其特征在于所述的電子傳遞體為鐵氰根化合物。
4.如權(quán)利要求2所述的血液乳酸電化學(xué)傳感器，其特征在于所述的乳酸氧化酶每平方厘米0.01-200μ活性單位、電子傳遞體的鐵氰根離子每平方厘米0.1-5mg。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對(duì)血樣中乳酸進(jìn)行定量檢測(cè)的傳感器，用于定量快速測(cè)量血液乳酸水平。傳統(tǒng)的血液乳酸濃度的檢測(cè)方法主要是通過(guò)大型血液生化分析儀，所需血量較多、時(shí)間較長(zhǎng)，價(jià)格昂貴，只適合在大型醫(yī)院中進(jìn)行。本發(fā)明包括絕緣性基板，基板上覆有工作電極和參比電極；基板上設(shè)定一血樣測(cè)量工作區(qū)，該工作區(qū)范圍內(nèi)包括了全部工作電極和部分參比電極；血樣測(cè)量工作區(qū)范圍外部覆有化學(xué)惰性的絕緣覆蓋膜；血樣測(cè)量工作區(qū)范圍內(nèi)部覆有能夠與乳酸反應(yīng)并產(chǎn)生電子傳遞的酶試劑反應(yīng)膜，酶試劑反應(yīng)膜含有乳酸氧化酶、電子傳遞體、用于酶活性保持的穩(wěn)定劑和親水高分子物質(zhì)。本發(fā)明使用簡(jiǎn)便，并且只需微量血液便可在短時(shí)間內(nèi)測(cè)出血液乳酸的含量。
文檔編號(hào)G01N27/30GK1453579SQ0312881
公開(kāi)日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2003年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月19日
發(fā)明者李光, 管文軍, 潘敏, 吳維明, 童基軍, 陳裕泉 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)