專利名稱：雙通道自校準(zhǔn)多參數(shù)快速全血生化分析傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物傳感器，尤其是涉及一種雙通道自校準(zhǔn)多參數(shù)快速全血生化分析傳感器。
背景技術(shù)：
臨床生化檢驗(yàn)是血液成分分析不可或缺的手段。傳統(tǒng)臨床生化檢驗(yàn)在醫(yī)院的大型生化分析儀上進(jìn)行，需要檢測(cè)樣本無(wú)污染傳遞、經(jīng)由專業(yè)操作人員執(zhí)行，耗時(shí)且昂貴，無(wú)法適應(yīng)家庭醫(yī)療的趨勢(shì)，也無(wú)法滿足手術(shù)、急診、野外救護(hù)等“時(shí)間就是生命”場(chǎng)合的需求。床邊檢驗(yàn)(Point of CareTesting-POCT)能讓醫(yī)生在最短的時(shí)間內(nèi)做出最有效率的臨床判斷，給醫(yī)療帶來(lái)革命性進(jìn)展。目前，床邊檢驗(yàn)項(xiàng)目主要集中在血液生化、血液電解質(zhì)、血?dú)夂脱俣确治錾稀OCT可在醫(yī)院的急診室、手術(shù)室、門(mén)診及病人床邊進(jìn)行；也可以在醫(yī)院外的診所、醫(yī)務(wù)室、救護(hù)車、事故現(xiàn)場(chǎng)、獻(xiàn)血現(xiàn)場(chǎng)、家庭、招聘點(diǎn)等場(chǎng)合進(jìn)行?？梢钥s短檢驗(yàn)周期、對(duì)病人及時(shí)做出診斷和進(jìn)行治療、防止急性病情惡化，有助于醫(yī)療急救，也可由病人在家里自測(cè)，對(duì)疾病加以監(jiān)控。
應(yīng)用在POCT中，常用的生化檢測(cè)技術(shù)手段有光學(xué)和電化學(xué)兩種。由于電化學(xué)技術(shù)從所需的設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單(無(wú)須復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng))、成本較底、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，更適合床邊檢測(cè)這一目的。技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)上，電化學(xué)方法正得到廣泛應(yīng)用。例如，在血糖床邊測(cè)試方面，由于電化學(xué)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，目前傳統(tǒng)的光學(xué)檢測(cè)方法基本上被電化學(xué)檢測(cè)技術(shù)所替代。目前在美國(guó)市場(chǎng)主要POCT產(chǎn)品有i-STAT公司生產(chǎn)的i-STAT手持式血?dú)?pH+電解質(zhì)分析儀，IRMA 2000型手提式血?dú)怆娊赓|(zhì)分析儀等。電化學(xué)傳感技術(shù)雖然經(jīng)過(guò)了多年的研究和發(fā)展，但是其在穩(wěn)定性上和臨床要求還是有一定的差距。解決這一問(wèn)題的最切實(shí)可行的手段是“現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定”。但是目前文獻(xiàn)和專利報(bào)道中對(duì)標(biāo)定液和被測(cè)血液的流體控制多比較復(fù)雜，需要泵、閥等控制元件，例如i-STAT公司生產(chǎn)的i-STAT手持式血?dú)?pH+電解質(zhì)分析儀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種成本低廉、在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定中無(wú)需附加機(jī)電結(jié)構(gòu)，針對(duì)血液生化/電解質(zhì)和血?dú)獾扰R床生化檢驗(yàn)中最為基礎(chǔ)和重要的檢測(cè)內(nèi)容的雙通道自校準(zhǔn)多參數(shù)快速全血分析陣列傳感器。
一種雙通道自校準(zhǔn)多參數(shù)快速全血生化分析傳感器，包括上層親水性覆膜、下層傳感器基片、設(shè)于上層親水性覆膜和下層傳感器基片之間的標(biāo)定液包，所述的下層傳感器基片上設(shè)有標(biāo)定液通道和測(cè)試液通道，各通道均由注入?yún)^(qū)、微流溝道和廢液回收池構(gòu)成，兩微流溝道內(nèi)對(duì)稱排列有若干對(duì)血液化學(xué)、血液電解質(zhì)和血?dú)鉁y(cè)量電極，分別構(gòu)成標(biāo)定電極陣列和測(cè)量電極陣列，標(biāo)定電極陣列和測(cè)量電極陣列組成傳感器陣列，每對(duì)電極的兩個(gè)工作電極上固化有相同種類的參與發(fā)生測(cè)量反應(yīng)的生物化學(xué)試劑，每對(duì)電極之間固定上不同種類的酶或電解質(zhì)和血?dú)饷舾形镔|(zhì)。
所述的標(biāo)定液通道和測(cè)試液通道分別用于傳感器陣列的標(biāo)定和測(cè)量。
所述的微流溝道內(nèi)壁均經(jīng)親水處理。
所述的上層親水性覆膜和下層傳感器基片配合處設(shè)有對(duì)應(yīng)待測(cè)液通道的注入口。
測(cè)量電極陣列包含若干個(gè)葡萄糖和其他酶電極，鉀、鈣、鈉、氫等離子敏電極以及血氧、二氧化碳等敏感電極。
標(biāo)定電極陣列包含若干與測(cè)量電極陣列對(duì)應(yīng)的葡萄糖和其他酶電極，鉀、鈣、鈉、氫等離子敏電極以及血氧、二氧化碳等敏感電極。
本發(fā)明將幾種不同的酶試劑、電解質(zhì)和溶解氣體敏感物質(zhì)固化于同一塊基片的不同的電極上，綜合了血?dú)狻㈦娊赓|(zhì)和生化物質(zhì)快速檢驗(yàn)，是一個(gè)典型的POCT設(shè)備，不需要對(duì)新鮮血液進(jìn)行離心分離等預(yù)處理，就能同時(shí)對(duì)血液中pH，pCO2，PO2，Na+，K+，Ca++，葡萄糖等多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行的快速檢測(cè)，反映患者呼吸系統(tǒng)的工作狀態(tài)、血液酸堿平衡和離子濃度、代謝情況，含量。本發(fā)明利用虹吸原理由注入口吸入待測(cè)液，同時(shí)釋放出標(biāo)定液包中的標(biāo)定液，利用同一個(gè)生產(chǎn)批次內(nèi)、相鄰電極的高度一致性和簡(jiǎn)單的雙通道結(jié)構(gòu)解決了快速全血分析中的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定問(wèn)題，無(wú)需附加的機(jī)電結(jié)構(gòu)(如電機(jī)、泵等)。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1-下層傳感器基片 2-上層親水性覆膜 3-導(dǎo)電電極接頭 4-標(biāo)定液包及存儲(chǔ)池 5-標(biāo)定液微流溝道 6-測(cè)量電極陣列 7-標(biāo)定電極陣列 8-測(cè)試液吸入口 9-測(cè)試全血樣本微流溝道 10-電極導(dǎo)線 11-測(cè)試液回收池 12-標(biāo)定液回收池具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種雙通道自校準(zhǔn)多參數(shù)快速全血生化分析傳感器，包括上層親水性覆膜2、下層傳感器基片1、設(shè)于上層親水性覆膜2和下層傳感器基片1之間的標(biāo)定液包4，下層傳感器基片1上設(shè)有標(biāo)定液通道和測(cè)試液通道，標(biāo)定液通道由標(biāo)定液注入?yún)^(qū)4、微流溝道5、標(biāo)定液廢液回收池12構(gòu)成。測(cè)試液通道由待測(cè)液注入?yún)^(qū)8、微流溝道9、待測(cè)液廢液回收池11構(gòu)成。
兩微流溝道5、9內(nèi)對(duì)稱排列有若干對(duì)血液化學(xué)、血液電解質(zhì)和血?dú)鉁y(cè)量電極，分別構(gòu)成標(biāo)定電極陣列7和測(cè)量電極陣列6，每對(duì)電極的兩個(gè)工作電極上固化有相同種類的參與發(fā)生測(cè)量反應(yīng)的生物化學(xué)試劑，每對(duì)電極之間固定上不同種類的酶或電解質(zhì)和血?dú)饷舾形镔|(zhì)。
測(cè)量電極陣列6包含若干個(gè)葡萄糖和其他酶電極，鉀、鈣、鈉、氫等離子敏電極以及血氧、二氧化碳等敏感電極。
標(biāo)定電極陣列7包含若干與測(cè)量電極陣列對(duì)應(yīng)的葡萄糖和其他酶電極，鉀、鈣、鈉、氫等離子敏電極以及血氧、二氧化碳等敏感電極。
測(cè)試時(shí)，當(dāng)傳感器插入相應(yīng)測(cè)量?jī)x表時(shí)，標(biāo)定液包4受固定在儀表上機(jī)械突起的擠壓后破碎，釋放出的標(biāo)定液流經(jīng)微流溝道5，在標(biāo)定電極陣列7上發(fā)生反應(yīng)，所產(chǎn)生的電信號(hào)由測(cè)量?jī)x表記錄，與已知的標(biāo)定液各成分濃度比較、修正測(cè)量?jī)x表參數(shù)，達(dá)到標(biāo)定傳感器的效果。
當(dāng)待測(cè)液注入測(cè)試液吸入口8，在微流溝道9的毛細(xì)作用下流經(jīng)測(cè)試電極陣列6，在測(cè)試電極陣列6上發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)行各個(gè)參數(shù)的測(cè)試。
由于標(biāo)定電極陣列7和測(cè)試電極陣列6同一批次制作、且緊密相鄰，因此同一對(duì)上的測(cè)試電極和標(biāo)定電極性能基本一致。當(dāng)待測(cè)液和已知各濃度參數(shù)的標(biāo)定液在短時(shí)間內(nèi)分別流經(jīng)標(biāo)定電極陣列7和測(cè)試電極陣列6，完成傳感器的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)采集；現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定數(shù)據(jù)用于校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，以消除測(cè)量環(huán)境和存儲(chǔ)時(shí)間對(duì)測(cè)量精度的影響、提高測(cè)量準(zhǔn)確性；最后，待測(cè)液和標(biāo)定液分別流向待測(cè)液廢液回收池11和標(biāo)定液廢液回收池12。
本發(fā)明利用同一批次制作、且緊密相鄰的電極的一致性和雙通道微流控結(jié)構(gòu)解決了快速全血分析中的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定問(wèn)題，不需要附加的機(jī)電結(jié)構(gòu)。采用這種設(shè)計(jì)可以大大簡(jiǎn)化芯片的設(shè)計(jì)和制造成本。
快速全血分析檢測(cè)芯片的上下基片可以由聚碳酸酯，聚乙酯等高分子聚合材料制成，這些材料不導(dǎo)電，柔韌，而且有一定的硬度和強(qiáng)度。將酶試劑和電子傳遞媒介體固化在電極表面構(gòu)成生物元件，溝槽內(nèi)的血液會(huì)分別與這些酶電極發(fā)生不同的化學(xué)反應(yīng)，從而可以測(cè)量血液中的各種離子、血?dú)夂推咸烟堑瘸煞值臐舛取?br> 權(quán)利要求
1.一種雙通道自校準(zhǔn)多參數(shù)快速全血生化分析傳感器，包括上層親水性覆膜、下層傳感器基片、設(shè)于上層親水性覆膜和下層傳感器基片之間的標(biāo)定液包，其特征在于所述的下層傳感器基片上設(shè)有標(biāo)定液通道和測(cè)試液通道，各通道均由注入?yún)^(qū)、微流溝道和廢液回收池構(gòu)成，兩微流溝道內(nèi)對(duì)稱排列有若干對(duì)血液化學(xué)、血液電解質(zhì)和血?dú)鉁y(cè)量電極，分別構(gòu)成標(biāo)定電極陣列和測(cè)量電極陣列，標(biāo)定電極陣列和測(cè)量電極陣列組成傳感器陣列，每對(duì)電極的兩個(gè)工作電極上固化有相同種類的參與發(fā)生測(cè)量反應(yīng)的生物化學(xué)試劑，每對(duì)電極之間固定上不同種類的酶或電解質(zhì)和血?dú)饷舾形镔|(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于所述的標(biāo)定液通道和測(cè)試液通道分別用于傳感器陣列的標(biāo)定和測(cè)量。
3.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于所述的微流溝道內(nèi)壁均經(jīng)親水處理。
4.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于所述的上層親水性覆膜和下層傳感器基片配合處設(shè)有對(duì)應(yīng)待測(cè)液通道的注入口。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙通道自校準(zhǔn)多參數(shù)快速全血生化分析傳感器，包括上層親水性覆膜、下層傳感器基片和標(biāo)定液包，下層傳感器基片上設(shè)有標(biāo)定液通道和測(cè)試液通道，各通道均由注入?yún)^(qū)、微流溝道和廢液回收池構(gòu)成，兩微流溝道內(nèi)對(duì)稱排列有若干對(duì)血液化學(xué)、血液電解質(zhì)和血?dú)鉁y(cè)量電極，分別構(gòu)成標(biāo)定電極陣列和測(cè)量電極陣列，每對(duì)電極的兩個(gè)工作電極上固化有相同種類的參與發(fā)生測(cè)量反應(yīng)的生物化學(xué)試劑，每對(duì)電極之間固定上不同種類的酶或電解質(zhì)和血?dú)饷舾形镔|(zhì)。本發(fā)明利用同一批次制作、且緊密相鄰的電極具有高度一致性和簡(jiǎn)單的雙通道結(jié)構(gòu)解決了快速全血分析中的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定問(wèn)題，無(wú)需附加機(jī)電結(jié)構(gòu)，大大提高測(cè)量速度、降低測(cè)試成本。
文檔編號(hào)G01N27/00GK101082600SQ200710069780
公開(kāi)日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者李光, 王酉, 胡萌 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)