电化学传感系统技术方案

在一些实施例中，电化学传感系统包括工作电极和参考电极。工作电极的至少一部分包括铑。电路电耦合到工作电极和参考电极。该电路被配置为将工作电极偏置在足以使目标分析物电化学分解的小于约0.4V的电压；以及测量与目标分析物的浓度对应的电流。在一些实施例中，可以在工作电极上设置生物传感分子，生物传感分子用来催化分解非电活性目标分析物以产生电活性副产物。在一些实施例中，参考电极可以包括铑及其氧化物。

Electrochemical sensing system

In some embodiments, the electrochemical sensing system includes a working electrode and a reference electrode. At least a portion of the working electrode includes rhodium. The circuit is electrically coupled to the working electrode and the reference electrode. The circuit is configured to bias the working electrode at a voltage of less than about 0.4V, which is sufficient to cause the target analyte to be electrochemically decomposed, and to measure the current corresponding to the concentration of the target analyte. In some embodiments, a biosensor molecule can be provided on a working electrode, and a biosensor molecule is used to catalyze the decomposition of a non electroactive target analyte to produce an electroactive byproduct. In some embodiments, the reference electrode may include rhodium and its oxides.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求美国临时专利申请No.61/951,665(2014年3月12日递交，名称为“电化学传感系统”)为优先权，其全部内容在此引作参考。
在此描述的实施例一般地涉及包括工作电极和参考电极的电化学传感系统，更具体地涉及包括可以在低的偏置电压下检测目标分析物的铑工作电极的电化学传感系统。
技术介绍
电化学传感器被定义为使用电参数(例如，电流、电压、电容、阻抗或任何其它电参数)来测量目标分析物(例如化学物质或生化物质分析物)的浓度的传感器。在这些电化学传感器中，电流型电化学传感器(即，电流测量传感器)是最常用的。电流型电化学传感器可以包括工作电极、参考电极，以及可选地，经由电路(例如恒电位仪)电耦合的接地电极。工作电极被偏置在预定的正的(即，氧化)电压或预定的负的(即，还原)电压，能够分别将目标分析物氧化或还原。氧化还原反应产生电流，测量该电流并将它和校准曲线图比较以确定目标分析物的浓度。公知的电流型电化学传感器也用作用来检测非电活性目标分析物(例如，诸如葡萄糖等的生物分子)的生物传感器。这样的公知的电流型电化学传感器可以包括诸如固定在工作电极表面上的如酶或合成生物催化剂等的生物传感分子。生物传感分子可以催化分解非电活性生物分子以产生电活性分子和副产物。例如，葡萄糖氧化酶分解葡萄糖以产生非电活性的葡萄糖酸和电活性的过氧化氢。电活性的过氧化氢在工作电极表面上被氧化或还原以产生电流，测量该电流并将其与目标分析物的浓度相关联。公知的电流型电化学传感器经常被偏置在相对较高的电压，例如，高于约0.5V的电压，以能够氧化或还原目标分析物或其电活性副产物。在这样的高电压下，在包含目标分析物的样本(例如，生物样本)中也可能存在的干扰电活性化学组分也可能会在工作电极上被氧化或还原。这可能大大增加噪声并显著降低电化学传感系统的信噪比。例如，公知的用来测量血液中的葡萄糖的酶电化学传感器可能包括被偏置在0.7V电压的工作电极，这是用来氧化过氧化氢的最佳电压，过氧化氢是酶反应的电活性的副产物。但是，血液可能还包括抗坏血酸、尿酸和/或对乙酰氨基酚，它们都可能在0.7V电压下被氧化，增加噪声。可以在工作电极的表面上使用干扰阻挡和/或排除膜，但是，它们会减少目标分析物向工作电极表面的扩散，由此减小电化学信号。公知的电化学系统还包括使用多步骤氧化还原路径(例如，多种酶、氧化还原介体等)以促进从或向目标分析物的电子迁移的工作电极。这可以允许工作电极的偏置，但会增加系统复杂性，增加制造成本，并减小信号幅度。由此，开发一种具有更高的信噪比、没有基线、寿命更长的新的电化学传感器，是电化学传感系统的长久以来的目标。
技术实现思路
在此描述的实施例一般地涉及包括工作电极和参考电极的电化学传感系统，更具体地涉及包括可以在低的偏置电压下检测目标分析物的铑工作电极的电化学传感系统。在一些实施例中，电化学传感系统包括工作电极和参考电极。工作电极的至少一部分包括铑。电路电耦合到工作电极和参考电极。该电路被配置为将工作电极偏置在足以使目标分析物电化学分解的小于约0.4V的电压；以及测量与目标分析物的浓度对应的电流。在一些实施例中，可以在工作电极上设置生物传感分子，生物传感分子用来催化分解非电活性目标分析物以产生电活性副产物。在一些实施例中，参考电极可以包括铑及其氧化物。附图说明图1是根据一个实施例的电化学传感系统的示意说明图。图2是根据一个实施例的电化学传感系统的示意说明图。图3是根据一个实施例的电化学传感系统的示意说明图。图4是示出根据一个实施例的在衬底上设置铑的方法的示意流程图。图5是示出根据一个实施例的在衬底上设置铑的方法的示意流程图。图6是示出根据一个实施例的在衬底上设置铑的方法的示意流程图。图7是示出根据一个实施例的在衬底上设置铑的方法的示意流程图。图8是示出根据一个实施例的、形成电化学传感系统并且使用该电化学传感系统检测位于样本中的目标分析物的方法的示意流程图。图9是示出铑工作电极和铂工作电极在检测过氧化氢时的灵敏度的曲线图。图10是示出包括涂敷了葡萄糖氧化酶的铑工作电极的葡萄糖传感器在检测葡萄糖时的灵敏度的曲线图。具体实施例传统的电化学系统经常包括被极化成相对较高的偏置电压的工作电极以氧化或还原目标分析物并产生可测量的电流。这样的高偏置电压也可能氧化或还原干扰组分，例如，在包含目标分析物的样本中存在的干扰电活性化学组分。这增加被测样本中的“噪声”(也被称为“干扰”)，可以显著降低信噪比。在此描述的实施例一般地涉及包括工作电极和参考电极的电化学传感系统，更具体地涉及包括可以在低的偏置电压下检测目标分析物的铑工作电极的电化学传感系统。相对于传统的电化学传感系统。在此描述的电化学传感系统的实施例相对于传统的电化学传感系统提供了很多优点，包括例如：(1)提供用来氧化或还原目标分析物或目标分析物的副产物的低的偏置电压，而不会氧化或还原干扰组分，由此，大大增加信噪比并消除基线；(2)可以被配置为检测生化物质的化学传感器和/或生物传感器；(3)可以被配置为在体外或体内检测目标分析物(例如，设置在动物或人身体上的体内葡萄糖传感器)；(4)减少对工作电极的污染，由此，显著提高电化学传感系统的灵敏度、可重复性和寿命；(5)提供测量的可重复性，它可以确保在电化学传感系统的寿命期间用一次校准就可以把氧化还原电流与目标分析物的浓度相关联。在此描述的实施例一般地涉及包括工作电极和参考电极的电化学传感系统，更具体地涉及包括可以在低的偏置电压下检测目标分析物的铑工作电极的电化学传感系统。在一些实施例中，电化学传感系统包括工作电极和参考电极。工作电极的至少一部分包括铑。电路电耦合到工作电极和参考电极。该电路用来：(a)将工作电极偏置在小于约0.4V的电压，从而使目标分析物分解；以及(b)测量与目标分析物的浓度对应的电流。在一些实施例中，可以在工作电极上设置生物传感分子，生物传感分子用来催化分解非电活性目标分析物以产生电活性副产物。在一些实施例中，参考电极可以包括铑及其氧化物。在一些实施例中，电化学传感系统包括工作电极和参考电极。参考电极的至少一部分包括铑及其氧化物。电路电耦合到工作电极和参考电极。该电路用来：(a)将工作电极偏置在小于约0.4V的电压，从而使目标分析物分解；(b)测量与目标分析物浓度对应的电流。在一些实施例中，电化学传感系统包括工作电极和参考电极。参考电极的至少一部分包括钯及其氧化物。电路电耦合到工作电极和参考电极。该电路用来：(a)把工作电极偏置在小于约0.4V的电压，从而使目标分析物分解；(b)测量与目标分析物浓度对应的电流。在一些实施例中，电化学传感系统包括工作电极和参考电极。参考电极的至少一部分包括铱及其氧化物。电路电耦合到工作电极和参考电极。该电路用来：(a)将工作电极偏置在小于约0.4V的电压，从而使目标分析物分解；(b)测量与目标分析物浓度对应的电流。在一些实施例中，电化学传感系统包括工作电极和参考电极。工作电极的至少一部分包括铑。在工作电极上设置合成氧化还原活性受体，合成氧化还原活性受体被配置为在不同的电子状态之间移动。作为合成氧化还原活性受体与目标分析物反应的结果，合成氧化还原活性受体的还原电势改变。电路电耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学传感系统，包括：工作电极，所述工作电极的至少一部分包括铑；参考电极；以及电路，电耦合到所述工作电极和所述参考电极，所述电路操作用于：(a)将所述工作电极偏置在小于约0.4V的电压，从而使目标分析物分解，以及(b)测量与所述目标分析物的浓度对应的电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.12 US 61/951,6651.一种电化学传感系统，包括：工作电极，所述工作电极的至少一部分包括铑；参考电极；以及电路，电耦合到所述工作电极和所述参考电极，所述电路操作用于：(a)将所述工作电极偏置在小于约0.4V的电压，从而使目标分析物分解，以及(b)测量与所述目标分析物的浓度对应的电流。2.根据权利要求1所述的电化学传感系统，其中，所述工作电极包括衬底，所述铑设置在所述衬底的外表面上。3.根据权利要求2所述的电化学传感系统，其中，所述衬底由镍钛合金、金、镍、铂、钯、钛、铬、钨和不锈钢中的至少一种形成。4.根据权利要求1所述的电化学传感系统，其中，所述工作电极包括铑的氧化物。5.根据权利要求1所述的电化学传感系统，还包括：生物传感分子，设置在所述工作电极上，并且操作用于催化分解非电活性目标分析物以产生电活性副产物。6.根据权利要求5所述的电化学传感系统，其中，所述生物传感分子是葡萄糖氧化酶。7.根据权利要求1所述的电化学传感系统，还包括：选择性层，设置在工作电极上，所述选择性层被配置为防止干扰物质向工作电极的表面扩散。8.根据权利要求7所述的电化学传感系统，其中，所述干扰物质包括抗坏血酸、尿酸和对乙酰氨基酚中的至少一种。9.根据权利要求1所述的电化学传感系统，还包括：多孔膜，设置在所述工作电极上，所述多孔膜被配置为执行控制所述目标分析物向所述工作电极的表面扩散以及防止对所述工作电极的生物污染中的至少一个。10.根据权利要求1所述的电化学传感系统，其中，所述电路被配置为将所述工作电极偏置在小于约0.3V的偏置电压。11.根据权利要求10所述的电化学传感系统，其中，所述电路被配置为把所述工作电极偏置在小于约0.2V的偏置电压。12.根据权利要求11所述的电化学传感系统，其中，所述电路被配置为把所述工作电极偏置在小于约0.1V的偏置电压。13.根据权利要求1所述的电化学传感系统，其中，所述参考电极包括铑及其氧化物。14.根据权利要求1所述的电化学传感系统，其中，所述参考电极包括铱及其氧化物。15.一种电化学传感系统，包括：工作电极；参考电极，所述参考电极的至少一部分包括铑及其氧化物；以及电路，设置在外套内，并且被配置为电耦合到所述工作电极和所述参考电极，所述电路操作用于：(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰夫·T·苏瑞，罗伯特·布克，
申请(专利权)人：血糖测试仪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US