一种用于确定在电化学检测器中氧化还原剂的浓度的装置制造方法及图纸

一种用于确定电化学检测器中的氧化还原剂的氧化的（或还原的）形式的浓度的方法，所述电化学检测器包括工作电极和与工作电极隔开一个预定距离的反电极，所述方法包括以下步骤：（１）在电极之间施加电位差，（２）如此选择工作电极的电位，使得媒剂的还原形式的电氧化速率（或氧化形式的还原速率）是扩散控制的，（３）选择工作电极和反电极之间的距离，使得来自反电极的反应产物到达工作电极，（４）在施加电位之后和达到稳态之前，确定作为时间函数的电流，（５）估算稳态电流的幅值，以及（６）从电流随时间的变化和稳态电流的幅值获得代表扩散系数与／或媒剂的还原形式（或氧化形式）的扩散系数的值。还披露了一种用于确定电化学检测器中的氧化还原剂的浓度的装置，包括：具有工作电极和相反（或／参考）电极的电化学电解槽，用于在电极之间施加电压的装置，用于测量电流随时间变化的装置，其特征在于，工作电极和反电极之间的距离小于５００μｍ。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物检测器，尤其涉及一种用于确定载液中分析物的浓度的电化学生物检测器。本专利技术尤其适用于确定血液中葡萄糖浓度，并且本文照此进行说明，但应该理解，本专利技术也可用于其它分析物的确定。
技术介绍
电化学生物检测器一般包括具有工作电极，反电极和参考电极的电解槽。有时相反电极和参考电极的功能结合在一起而成为一个电极，称作“相反/参考”电极或“准参考电极”。本文使用的术语“反电极”一般包括相反/参考电极。使含有分析物的试样和电解槽中的含有酶和氧化还原媒剂的试剂接触。媒剂被还原(接收至少一个电子)，同时分析物被氧化(放出至少一个电子)或反之。通常是分析物被氧化，媒剂被还原。本专利技术主要对这种情况进行说明，但也可用于分析物被还原，媒剂被氧化的系统。电化学葡萄糖分析器例如由糖尿病人使用的用于监视血糖值的或在诊所或医院使用的那些通常根据利用酶例如葡糖氧化酶脱氢酶(GOD)和氧化还原媒剂例如氰铁酸盐或氰亚铁酸盐。在这种现有技术的系统中，含有分析物(例如葡萄糖)的试样(例如血)和电解槽内的试剂接触。葡萄糖被氧化成葡萄糖酸并借以使葡萄糖氧化酶还原。然后媒剂再氧化葡萄糖酸并在此过程中被还原。然后，当还原的媒剂把电子转移给工作电极时被再氧化。在经过足以获得能精确测量的法拉第电流的预定时间之后，从测得的电流或电压信号的大小计算葡萄糖的浓度。现有技术的电解槽由两个(或三个)在绝缘体的一侧上被分开的并适用于和测量装置相连的相邻电极构成。在电极上或电极之间限定一个用于放置血试样的目标区域。共同的待审申请PCT/AU95/00207描述了一个电解槽，其中电极被设置在多孔膜的相对侧，其中一个电极具有可透液体的目标区域。在现有技术中，需要使工作电极和反电极(或相反/参考电极)分开足够的距离，以避免在一个电极上的电化学反应产物干扰另一个电极上的电化学反应产物。在实际上，为了达到可接受的精度，需要使电极分开500μm。要求电解槽的每一批被事先标定过，并在使用期间因为该批内的试样成分和环境条件的变化而导致测量不精确。需要改善这种生物检测器的精度和可利用性。在检测器旨在用于确定血液中的分析物的浓度的情况下，实现这些目的是困难的，因为在基本透明的媒质中血液含有溶解的气体，离子，胶体，复合胶粒，小的细胞碎片，和活的细胞成分。其中任何一个都可干扰确定的结果。现有的检测器对来自可能存在于试样中并可在工作电极被氧化而被误认为是感兴趣的其它干扰物质的影响也很敏感。此外，干扰物质可以还原氧化还原媒剂的氧化物形式。这些影响会使分析物浓度的估算偏高。此外，在分析物被加入之前，总有一些还原的氧化还原媒剂存在，其浓度需要是已知的，以便从测量的被还原的媒剂中减去，给出分析物的精确浓度。另外，在血液中的氧对于葡糖氧化酶脱氢酶(GOD)在和氰亚铁酸盐竞争中可以作为氧化还原媒剂。这种高氧浓度可以导致低的葡萄糖浓度的估计值。此外，测量对于例如湿度，温度，溶液黏度和分血器容量的变化等因素也很敏感。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种分析方法和使用该方法的装置，至少可以避免或减轻现有技术中的一些缺点。本专利技术的最佳形式的目的在于提供一种改进精度，与/或可靠性，与/或速度的生物检测器，及其使用方法。按照一个方面，本专利技术提供一种用于确定在包括工作电极和与其分开预定距离的反电极的电化学电解槽中氧化还原剂的还原(或氧化)的形式的浓度的方法，所述方法包括下述步骤(1)在电极之间施加一个电位差，(2)如此选择工作电极的电位，使得剂的还原形式的电氧化(或氧化形式的电还原)的速率是扩散控制的，(3)如此选择工作电极和反电极之间的间距，使得来自反电极的反应产物到达工作电极，(4)在施加电压之后并在达到稳态之前确定作为时间的函数的电流，(5)计算稳态电流的幅值，以及(6)由电流随时间的变化和稳态电流的幅值获得表示剂的还原形式(或氧化形式)的扩散系数与/或浓度的值。用这种方法测量的浓度基本上和还原形式的扩散系数的变化无关，并因此而补偿温度和黏度的变化。这样测量的浓度基本上和分血器的变化以及其它影响氧化还原剂的还原形式的扩散系数的物质无关。应该理解，本专利技术的方法同样适用于确定氧化还原剂的还原形式的浓度，或电解槽中的氧化还原剂的氧化形式的浓度。在确定还原形式的浓度的情况下，必须如此保持工作电极的电位，使得还原形式的电氧化的速率在步骤(2)是扩散控制的，并在步骤(5)获得还原形式的浓度。在确定氧化形式的浓度的情况下，必须如此保持工作电极的电位，使得氧化形式的电还原的速率在步骤(2)是扩散控制的，并在步骤(5)获得氧化形式的浓度。氧化还原剂可以是分析物，或者是氧化还原媒剂。在该方法的最佳实施例中，使用一种媒剂，并且该媒剂的还原形式(或氧化形式)的浓度又用于表示分析物的浓度，并确定媒剂的还原(或氧化)形式的扩散系数的大小作为确定分析物浓度的前提。特选的电解槽包括工作电极和相反/参考电极。如果使用和反电极分开的参考电极，参考电极可以位于和检测器中的试样接触的任何方便的位置。和现有技术不同，当使用本专利技术的方法时，电极充分靠近，使得在反电极的电化学反应的产物在试验期间向工作电极迁移。例如，在酶氰铁酸盐系统中，在反电极产生的氰铁酸盐向工作电极扩散。这使得能够达到电极之间的稳态浓度分布曲线，从而导致稳态电流。这又使得扩散系数和氧化还原剂(媒质)的浓度的测量和试样的变化无关，因此，大大改善了精度和可靠性。该方法还使得可以利用查表(或从血浆中分离出红细胞并测量红细胞百分数的扩散系数)和血浆浓度并对两者进行比较，从扩散系数确定血液的分血器浓度。按照第二方面，本专利技术提供一种装置，用于确定在电化学电解槽中的氧化还原剂的浓度，该装置包括具有工作电极和相反(或相反/参考)电极的电化学电解槽，在所述电极之间提供电位差的装置，用于测量电流随时间变化的装置，其特征在于，工作电极和反电极之间的距离小于500μm。在最佳实施例中，电解槽具有1.5毫升或更小的有效容积。在本专利技术中使用的装置可以包括多孔膜，在多孔膜一侧上的工作电极，在另一侧上的相反/参考电极，所述电极和其间的膜区域一起限定一个电解槽，并且其中的膜从电解槽横向延伸到和电解槽区隔开一个大于膜的厚度的距离的试样放置区。最好，多孔膜，目标区和电解槽部分之间的距离，以及膜的厚度被如此结合地选择，使得当血液(包括血浆和红细胞)被放在目标区时，血浆前沿在红细胞之前向着电化学电解槽区横向扩散。这样，便可以不用会引起氧化还原媒剂的扩散系数变化的并如后面说明的会影响试样精度的分血器使一薄层血浆充满电解槽。在按照本专利技术的生物检测器的最佳实施例中，由第二工作电极和与第二工作电极在膜的相对侧的第二反/参考电极限定膜的第二电化学电解槽区。第二电化学电解槽区位于第一电解槽区和试样放置区或“目标区”之间，或位于远离第一电化学区的目标区的一侧上。在这些实施例中，血浆和酶在第一电化学电解槽中或在通向第一电化学电解槽的通路上相接触，而到达第二电解槽的血浆则不和其接触。这样，第一电解槽用于在血浆(包括电化学干扰物质)和酶存在的情况下测量还原的媒剂的浓度，第二电化学电解槽在存在血浆(包括电化学干扰物质)和不存在酶的情况下测量还原的媒剂的浓度。这便能够在第二电解槽中确定还原的干扰物质的浓度，并在第一电解槽中确本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定在电化学检测器中氧化还原剂的浓度的装置，包括：具有工作电极和反电极（或反／参考电极）的电解槽，用于在所述电极之间施加电位差的装置，用于测量电极随时间的变化的装置，其特征在于，工作电极和反电极之间的间距小于５００μｍ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿拉斯泰尔迈克英多霍奇斯，托马斯威廉贝克，奥德瓦乔纳森，
申请(专利权)人：利费斯坎公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]