CN100390533C - 电化学生物传感器 - Google Patents

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Abstract

一种电化学生物传感器，它用于对包含本底电化学活性的液体样品中一个或多个氧化还原物种的定量，其中所述的生物传感器包括：(1)电极系统；(2)包括装料位置的过滤器装置；(3)在所述过滤器装置和电极系统之间的电荷转移表面；其中过滤器装置利用适量过滤材料把装料位置与电荷转移表面分开，该过滤材料能够提供的本底电化学活性切线峰高小于该氧化还原物种切向峰高的30%；该生物传感器还包括过滤器装置和电荷转移表面之间的中间层，其中所述的中间层把液体样品转送到电荷转移表面所需能量较转送到过滤器材料的少。

Description

电化学生物传感器
发明领域
本发明涉及用于生物样品中氧化还原物种定量的电化学生物传感器领域。
发明背景
氧化还原物种有固有的电化学活性，因而能直接与工作电极交换电子产生电化学信号。这使可能直接进行电化学检测和定量而无需像通过酶介体反应那样的介体方法。
在现有技术条件下，氧化还原物种的定量必须依靠以分析技术为基础的实验室，例如与包括一系列在不同电位下的多孔电极(CoulArrayTM)的探测器相连的高压液相色谱法(HPLC)技术。虽然这种系统准确适宜，但设备的尺寸和费用都不适合用于大规模样品的检测或用户就地使用。同时，生物样品通常必须经过昂贵的预处理以便把它们制成能用HPLC分析的形式。
由于考虑到这些问题，显然需要发展一种氧化还原物种的定量方法，该方法不仅准确而且便于携带，可一次应用并能分析经过最少预处理的生物样品。
用现有技术做的便携式一次应用生物传感器不能准确定量生物样品中天然存在水平的氧化还原物种。在酶介体生物传感器中的氧化还原物种，例如在标准葡萄糖生物传感器中释放的氰铁酸盐离子，大量地产生并容易定量。相反天然存在于生物样品中的任何单个氧化还原物种的浓度比较低，这使利用常规生物传感器准确定量任何单个种的电化学信号成为不可能。
生物样品中存在的氧化还原物种的浓度也使来自像蛋白质那样的干扰物产生的本底电化学活性成为一个特殊的难题。来自干扰物的电化学信号的幅度通常会掩盖或扭曲待探测的氧化还原物种的电化学信号。常规的生物传感器没有合适的手段区分干扰的电化学活性和在分析中的特定氧化还原物种的电化学活性。
因此本发明旨在提供一种可一次应用的电化学生物传感器，它能够准确定量液体生物样品中的氧化还原物种。
已知有几种氧化还原传感器，它们利用酶介体与样品的某一组分的酶催化反应产生待检测的氧化还原物种。这些已在US-A-4795452，GB-A-1554292，US-A-5746898和WO-A-93/13408中公开。后一文件公开了借助于注入阱中的液体样品，用电极提供液/固界面的系统。US-A-3847777公开了一种气体传感器，其中利用一个湿电解液系统与电极连接。为了简单和费用实际地制造能就地使用的电化学系统，需要提供不依靠酶介体的或湿电极装置的系统。然而这样的系统仍然需要过滤器以减少干扰物并能湿润电极。
发明概述
为了解决上文详述的问题，本发明提供一种用户可操作的电化学生物传感器，它能准确定量在包含一个或多个电化学干扰物的液体生物样品中微克分子水平存在的氧化还原物种。相比之下常规用户装置只允许在毫克分子浓度定量。
因此，首先，本发明提供一种电化学传感器，它用于包含电化学活性本底的液体样品中一个或多个氧化还原物种的定量，其中所述的传感器包括：
1)电极系统；
2)包括装料位置的过滤器装置；
3)该过滤器装置和电极系统之间的电荷转移表面；
其中过滤器装置利用适量的过滤器材料把装料位置与电荷转移表面分开，该过滤材料能够提供比氧化还原物种的切向峰高的30％还小的本底电化学活性切线峰高；并且，
该生物传感器还包括在过滤器装置和电荷传移表面之间的中间层，其中所述的中间层对于把液体样品转送到电荷转移表面所需能量比转送到过滤器材料的少。
在第一个实施方案中，本发明涉及上文所述的电化学传感器，其中的过滤器材料选自合成微孔滤膜、硝酸纤维素、纤维素、硅石、滤纸和琼脂胶。
该生物传感器还包括在过滤器装置和电荷传移表面之间的中间层，其中所述的中间层对于把液体样品转送到电荷转移表面所需能量比转送到过滤器材料的少。换言之，与过滤器装置和电极之间直接接触相比较，中间层和电极系统之间的湿润能比较低。
可以认为，中间层当被液体样品湿润时是能形成转移层的一种基体，因此使用前可以对中间层进行干燥，以便被含有待检测氧化还原物种的液体样品湿润，不同于利用酶或其他介体产生氧化还原物种的系统。
在最优选实施方案中该转移层包括纤维素，因为已发现它在实现均匀湿润电极方面特别有效。
已认识到，根据本发明的电化学生物传感器，可以与一种能够测量电极系统产生的电化学信号的分立装置一起使用，然而在优选实施方案中，本发明提供整体上包括测量电化学信号装置的电化学生物传感器。
根据上文说明的电化学生物传感器，有可能适合任何氧化还原物种的定量。然而，对于为指定的氧化还原物种所作的单个测量，该生物传感器附有使用指南。因此本发明的另一种实施方案，提供如上所述的一种电化学生物传感器，它还包括指导使用该生物传感器，在一个或多个预定参数范围内，对一个或多个氧化还原物种进行定量的方法。
本发明的第二个目的是，根据上文有关氧化还原物种定量的说明，提供电化学生物传感器的应用。
在优选实施方案中，本发明涉及上文所述的电化学生物传感器的应用，其中该氧化还原物种是抗坏血酸或还原谷胱甘肽。
检验标准和定义
“一次应用的”一词在文中用来表明能够单次测量使用。
对于本发明的场合“氧化还原物种”是指一种有电化学活性的分析物，它包括在标准、聚集、解析电化学技术的运行范围内，能够在电极上进行电化学氧化和/或还原(其中氧化给出正电流，还原给出负电流)的部分。优选地这些电化学技术是在+/-2伏特的运行区间之内。
所取的液体样品包括包含具有生物来源组分的任何液体样品，优选的液体生物样品将包括具有植物或动物提取物形式的源自植物或动物的材料。最优选的液体生物样品将包括一个或多个人类来源的组分，它们是从汗、唾液、血液、泪水和尿中提取的或是包括选自它们的流体。
电化学干扰物定义为除待定量的氧化还原物种以外所包含的电活性部分，它与该氧化还原物种在相同的电位实现电极上的电化学反应，即大约+/-1伏特，因此掩盖或扭曲待定量氧化还原物种的电化学信号。
对本发明的场合，峰的切线高度是通过计算当沿线性扫描伏安曲线的电压轴移动时，间距2mV的连续数据点(i)之间的差值得到的；差值从负变为正处的增量提供第一条切线；曲线的峰定义为连续的数据点之间的差值为零处增量的中点；沿着该峰连续数据点再从负变为正处的增量提供第二条切线。连接上文定义的第一条和第二条切线得到第二条直线，这样切向峰高被定义为从该峰到垂直于V轴的直线与第二条直线的交点的直线长度。
对于正向的氧化还原物种的信号，在待测氧化还原物种信号的最大值的每一侧都可以定义两个点，或在靠近最小值处或在拐点处。典型的从零梯度到正梯度的拐点确定第一个点；而从负梯度到零梯度的变化确定第二个点。这样在这两个点之间构成一条切线并计算出最大值的垂直高度。氧化还原物种的信号曲线可以通过在一系列电位步长上对测量的电流进行一系列的观察或者从所测量数据的数学拟合确定。
对于负向信号，该定义要反过来(例如附图的图5中谷胱甘肽所示)，其中最小值定义为“峰”信号，而两个相邻最大值或拐点典型地定义为先从零到负梯度的转变、其次从正梯度到零的转变。附图中图3、图5和图11中给出了实例，下文将作进一步说明。
发明详述
本发明的生物传感器设备，装有降低供给电荷转移表面的液体样品中干扰物水平的过滤器装置，使得待定量的氧化还原物种的电化学信号，能够从干扰物电化学活性本底中分辨出来。将液体样品装入装料位置，当它借助于包括毛细作用、助推作用和电泳等一个或多个方法，经过过滤器装置时，干扰物被过滤器吸附，这样至少部分地从样品中除去它们。
考虑到本发明的用途，对于与解决具有很强电化学行为的干扰物，像蛋白质和4-乙酰氨基酚，相关的问题的设计给予特别关注。
不含电化学干扰物的抗坏血酸，其电化学一般地给出一个电流峰，在pH7时它出现在0.2V，当电位和pH不变时该电流随抗坏血酸的浓度增加而单调增大(如在标准Nerstian关系式中pH改变一个单位峰电位改变+/-58mV。)。在待分析液体样品是从包含蛋白质的基体中获取的场合，在0.5～0.6V观察到一个很宽的电化学信号峰。蛋白质含量特别高的场合，像液体样品是血液时，用常规电化学传感器检验时，蛋白质峰的幅度会掩盖与抗坏血酸氧化还原物种相应的电化学信号。本发明利用过滤器装置，在干扰物到达电荷转移表面之前，至少部分地从液体中除去这些蛋白质，从而已经避免了这种影响。
当液体样品包含蛋白质形式的电化学干扰物时，该过滤器装置优选地包括适量过滤器材料，它选自一个或多个包括合成微孔滤膜、硝酸纤维素、纤维素、硅石、化学改性硅石、滤纸、琼脂胶的组合以及在蛋白质的色谱结合领域已知的其他材料。
硅石具有与像蛋白质那样的疏水分子发生化学反应的结合有机链，特别适合除去干扰物，因而适合用作过滤器装置。这种材料可以seppacksTM名称买到。在特别优选的实施方案中，其中液体样品包含蛋白质干扰物，该过滤器装置中包括每ml样品3～5mg硅石；比较优选的为3.5～4.5mg/ml，最优选地约为4mg/ml。
另外，像蛋白质A或蛋白质特效抗体那样的特定结合分子，可以用在试图除去特殊干扰物的场合。
最适合从特殊液体样品中充分除去干扰物的材料的数量和指定型号，将取决于待检测的样品以及其中干扰物的性质和丰度。
优选地，过滤器装置的数量是能够达到干扰物的电化学活性切向峰高小于氧化还原物种切向峰高的30％，比较优选地小于25％，更优选的小于15％，最优选的过滤器装置的数量能够达到干扰物的电化学活性切向峰高小于氧化还原物种切向峰高的5％。理想情况下，过滤器装置的数量将能够从液体样品中完全除去与干扰物种有关的电化学活性。
过滤器装置也可以或另外包括能改变液体样品pH的手段，因为这将影响发生氧化还原反应的电位，并且还能用来增加特定氧化还原物种的电活性。过滤器装置和/或液体样品还可以装有用于产生氢离子的另外的装置，因为氢离子增加特定氧化还原物种的氧化状态。优选地过滤器装置内的pH约小于pH7，比较优选地小于pH5，最优选地约为pH4。这可以通过把酸类和它们的盐适当混合，加入到过滤器的支撑结构上或液体样品中形成缓冲介质的办法实现。
需要液体样品通过电极并在电极表面保持均匀湿润以形成电荷转移表面，这样才能准确进行氧化还原物种的定量。这需要有利的界面能来推动液体朝电极表面运动，其中为了使电极上出现所需要的湿润，作的功必须有利于液体样品从过滤器转移到电极。
通过在过滤器和电极表面之间引入中间层，能够扩大液体样品从过滤器朝电极表面运动的优势，其中装载液体样品的中间层较之装载同样液体样品的过滤器具有较低的转移能。几种力按下面的方程式起作用：
作的功＝Yps+YPl-Yls
其中Yps是过滤器和中间层之间的表面能，Yp1是把液体与中间层分开所需的转移能，Yls是液体与过滤器材料分开所需的转移能。
中间层的体积也将影响液体样品向电极表面的转移。中间层的体积优选地按下面的方程式得到。
i＝nFD°cA/x，
其中i是电流(amps)，n是在氧化/还原中电子的数目，F是法拉第常数(amps·sec)，D°是氧化还原物种的扩散系数(cm2/sec)，c是样品的浓度(moles/cm3)，x是从过滤器装置转送的液体样品表面到电极表面的距离(cm)，A是电极的面积(cm2)。
距离x适宜在0～500μm的范围，优选地小于100μm，比较优选的小于10μm。该中间层适合包括纤维素并可起湿润层和分隔层两者的作用。本发明的实施方案因此包括上述生物传感器，其中的过滤器装置包括在电荷转移表面上的纤维素层。
另外，电子接受器可以包括一个或多个突出部分，它们延伸进入过滤器装置或转移层以减小距离x，从而使液体样品更容易移动到电极表面并改善电荷的转移。
在最优选的实施方案中，为实现电极表面均匀湿润的液体样品移动在没有中间层，即距离x为零的情况下也能进行。这可以通过把电极系统直接贴在过滤器材料上达到紧密接触来实现。
已经发现，直接从干的碳素墨水制备的、并与过滤器材料直接紧密接触(即x等于零时)的电极不需要中间层，对于液体样品中抗坏血酸的定量特别有效。对该目的合适的碳素墨水D14，可从G-E-M，Pontypool，Gwent买到。
为了实现这种紧密接触，碳电极可以地被直接网板印刷到像硝酸纤维素那样的过滤器材料上，根据本实施方案这提供高效率和有效的到达电极的方法。
用于制造根据本发明的生物传感器的测量电极系统，优选地包含贵金属，最优选地，电极包含选自金、铂、镭、钯、铼和碳的一种或几种元素。
电极结构优选地包括工作电极、反向电极和参考电极，然而已认识到，在有些情况下，例如当小电流测量时(～ρα)，可以把参考电极和反向电极合并。
反向电极相对于工作电极应当有足够的尺寸，使得在电荷转移界面上的电化学反应不会受到限制。优选地，反向电极的大小至少是工作电极的5倍，比较优选的至少是该尺寸的10倍。
为了探测某些氧化还原物种，在电荷转移界面上的电化学反应需要一种介体。这种介质可以被沉积在电极表面上、包容在电极内或加入检测样品中。该介体适合选自氰亚铁酸盐、氰铁酸盐、二茂铁、二茂铁羧酸和钴酞菁。
本发明应用的氧化还原物种，优选地选自抗坏血酸、维生素E和B族维生素的维生素类；选自还原谷胱甘肽、多元酚、儿茶酚、像五羟黄酮那样的黄酮，像植物雌激素那样的异黄酮的抗氧化营养物；像青霉素、阿司匹灵、咔唑、murranes那样的芳香族杂环化合物；像酚、羧基和苯甲酸酯那样的芳香剂；选自镍、铜、镉、铁和汞的痕量金属离子。
在最优选的实施方案中，氧化还原物种是抗坏血酸或还原谷胱甘肽，因为它们是人类健康的良好指标。
用于定量目的的测量适合利用等电位仪操作。这可以包括一个可以插入生物传感器获取读数的装置，或者更可取地，可以把该装置安装到提供给用户的一次应用的设备中。
按以上说明建造的电化学生物传感器用于某一特定氧化还原物种的准确定量之前，根据指定实施方案或制造批号的生物传感器必须进行最佳参数测定，并对指定的氧化还原物种进行刻度。这种操作预先决定对于正确使用该装置所能传送的参数范围。
管理正确使用该设备探测一个或多个指定氧化还原物种的装置传送的资料应当包括一种如下装置，该装置优选地通过检验曲线参数，传送所述一个或多个氧化还原物种的检验刻度数据。
传送到该设备的数据也可包括一个或多个下列参数：电位点，(起始电位、参考电位、峰值电位、扫描范围、电压步长间隔和时间步长、循环数目)；分析的特性，即线性扫描，脉冲伏安法或库仑构型；系统灵敏度；信号提取参数；选自分析范围、感兴趣的临床分析范围、临床分析的决定点和检验曲线参数以及把信号换算为分析物浓度的数学的检验刻度数据；误差检测参数。
根据以上说明，生物传感器的最佳化可以包括：
(1)鉴别用指定生物传感器检测指定氧化还原物种的电化学信号所处的电位；
(2)刻度该电化学信号。
在本发明中，这一方法已利用了与安排在一系列不同电位连续排列的复杂多孔电极相连的HPLC装置。可以买到标有CoulArrayTM商标的合适的电极装置。当电位达到氧化还原物种和测量电极之间发生电化学反应的电位时，电流在电极上流动，同时相应的信号被记录在计算图上。通过与含有已知浓度氧化还原物种的液体样品的信号相比较，可以测定试样中氧化还原物种的浓度。
因此取试样并分成两份。取其中一份用HPLC-CouiArrayTM系统测定氧化还原剖面图。
第二份样品是利用本文提供的生物传感器，在用HPLC-CouiArrayTM系统验明的允许电化学反应进行的电位，用同样电极进行测定的。它给出与浓度有关的电流读数，该读数应当等于从HPLC-CouiArrayTM分析得到的浓度。
为了检验该数值是由于待测分析物所产生的，在样品中掺加已知递增浓度的分析物，同时在这些不同的浓度取若干读数。这样就能够画出分析物浓度对电流的图。可以从该图上外推起始材料的浓度值。如果该数值与HPLC-CouiArrayTM的值相符合，则对于氧化还原物种的实施方案的可信度得到了证明。
如果已验明检测某个氧化还原物种的电位，并对根据上述实施方案做的特定生物传感器设计进行了刻度，就能够对按同样设计的另外的生物传感器，在已验明电位探测特定氧化还原物种的应用中提供明确的指导。
附图说明
图1和图2：说明根据本发明的生物传感器的优选实施方案，其中(1)和(10)表示能够装载液体样品的过滤器装置；(3)和(11)表示电极；绝缘层在(4)和(12)。在图1的具体实施方案中，电荷转移表面包括中间层(2)。
图3：说明在碳D14上利用+0.6～0V的线性扫描伏安法在纯合成尿中抗坏血酸的分析。
图4：给出对掺料的合成尿中峰高对抗坏血酸浓度的刻度曲线。
图5：说明利用微分脉冲伏安法，在D14/CoPC碳电极上纯合成尿中还原谷胱甘肽(GSH)的分析。
图6：给出对掺料的合成尿样品中峰高对GSH浓度的刻度曲线。
图7a：说明利用D14/纤维素/硝酸纤维素构成物合成尿中抗坏血酸的分析。
图7b：说明利用D14/纤维素/硝酸纤维素构成物，在pH4 Mcllvaine缓冲液中抗坏血酸的分析。
图8：给出在掺料的合成尿中峰高对抗坏血酸浓度的刻度曲线。
图9：给出在掺料的鱼提取物中峰高对GSH浓度的刻度曲线。
图10：给出在纯菠菜中峰高对抗坏血酸浓度的刻度曲线。
图ll：说明在纯菠菜中还原谷胱甘肽的分析。
实例1
用于分析尿中抗坏血酸的生物传感器
按照制造者指南制备合成尿(Allech)，得到pH 4.3的透明液体。取等份(10ml)置于玻璃瓶中，先搅拌随后将生物传感器(对抗坏血酸为D14)浸入其中10秒钟。用线性扫描(LS)伏安法测量纯净的尿随后用抗坏血酸储备溶液掺料。
在纯净的合成尿中未检测出抗坏血酸。这是预料之中的，因为它未列入尿的成份。纯净尿的LS伏安法表明，在对抗坏血酸存在的所特征电位窗(+0.2到+0.4V)内，没有电化学物种的明显干扰。这通过在纯净尿中掺加抗坏血酸已得到证实(图3)。氧化峰出现在预测的电位窗内，并且其峰高随着分析物的浓度增加而增加(图4)。
因此，对于利用本发明的电化学生物传感器分析抗坏血酸，尿是一个合格的基体。
实例2
用于分析尿中还原谷胱甘肽(GSH)的生物传感器
用类似的D14碳电极，重复例1的方法，但在这种情况下，电极包括钴酞菁催化剂的涂层。在纯净的合成尿上做微分脉冲(DP)伏安法测量，并随后用GSH的储备溶液掺料。如从成份表所预期的，在纯净尿中未检出GSH。纯净尿的DP伏安法表明，在对GSH存在特征的电位窗(+0.2到+0.4V)内没有来自电化学种的明显干扰。通过在纯净尿中掺加GSH这已得到证实(图5)。在pH4时氧化峰出现在预期的电位窗内，峰高随着分析物浓度增加而增加(图6)。探测限为1.62μM。
实例3
利用带有包括纤维素转移层的电极硝酸纤维素过滤器装置的生物传感器，分析尿中抗坏血酸
在D14传感器的反电极、工作电极和参考电极的外露面上，涂上厚度100μm的20％(w/v)的纤维素层。把一长条硝酸纤维素(8cmx1cm)放在纤维素层上面，使得硝酸纤维素表面直接与纤维素层接触，并且硝酸纤维素条的长度在传感器末端下方至少伸出4cm，并在参考电极上方0.5cm。用胶带把硝酸纤维素条固定在电极上。
把从电极-纤维素-硝酸纤维素构成物伸出的硝酸纤维素条，浸入尿样中直到1cm深。将传感器与电化学站相连接，但要等到硝酸纤维素层已经湿润到参考电极高度以上才进行测量。
结果在图7和图8给出。
实例4
鱼提取物中GSH的分析
取单个融化的HOKi样品(8～10克)，浸没在10ml高氯酸/硼酸/EDTA缓冲液(pH小于1)，用金属刮铲捣碎，获得含水提取物。倒出含水上层清液，以40毫克/毫升上层清液的浓度加入硅石(5μm；与C12-16的烃残留物键合)。取等份样品离心，将上层清液转移到电化学监测用瓶中。另一种方法是，在按1∶10(v/v)稀释在缓冲液中，随后在有硅石的情况下分析样品。
在等份提取物中，掺加已知浓度的GSH，并用DPV监测。纯净提取物中GSH的浓度，可从峰高对掺料的GSH浓度的电极响应图外推得到，结果为16μM。图9给出峰高对在鱼提取物中掺料的GSH浓度的关系。
实例5
碎西红柿中抗坏血酸的分析：
碎西红柿样品从Unliever获得并冷冻的，样品一直贮存在-24℃备用。分析前，将若干份(最多10g)冷冻西红柿，在室温下最长放1小时，使其融化。
将一份(1g)融化的西红柿，放入pH4的Mclivaine缓冲液中，使最终体积为10ml。将混合物搅动5分钟。
用硅石除去蛋白质：取一份西红柿/缓冲液混合物(1ml)，加入硅石(35mg；5μm，C16键合的)。将混合物彻底混合，然后全部转移到pH4的Mclivaine缓冲液(9ml)中，备分析用。将样品搅动10秒钟，随后浸入电极(对抗坏血酸为D14；对GSH为CoPC/D14)。在停止搅拌1分钟后，记录伏安图(对AA为线性扫描；对GSH为微分脉冲伏安法)。
图10给出峰高对西红柿提取物中抗坏血酸浓度的LS伏安法数据。实例6：在纯净的菠菜中抗坏血酸和GSH的分析
新鲜菠菜(25g)和R.O.水(50ml)机械混和，然后以1ml的等份冷冻到-24℃。分析前每份在室温下解冻最长1小时。然后把浓菜汁在pH4的Mclivaine缓冲液中，稀释到100ml。分析前搅拌该混合物。将纤维素/硝酸纤维素-电极(对抗坏血酸为D14；对GSH为CoPC/D14)构成物，浸入不搅动的菠菜/缓冲液混合物中，直到5mm深。当水流前沿到达硝酸纤维素长条末端前面5mm时，起动伏安计(对AA为线性扫描；对GSH为微分脉冲伏安法)。
结果在图11说明。

Claims (7)

1.一种一次应用的电化学生物传感器，它用于对在显示出本底电化学活性和包含蛋白质电化学干扰物的液体样品中的一种或多种氧化还原物种的定量，其中所述的生物传感器包括：
1)电极系统；
2)包括装料位置的和包含能够色层结合蛋白质的过滤器材料的过滤器装置；
3)在过滤器装置和电极系统之间的电荷转移表面；
其中过滤器装置利用适量过滤器材料把装料位置和电荷转移表面分开，该过滤器材料能够提供的本底电化学活性切线峰高小于该氧化还原物种切向峰高的30％；并且
该生物传感器还包括在过滤器装置和电荷转移表面之间的中间层，其中所述的中间层把液体样品转送到电荷转移表面所需能量较转送到过滤器材料的少；并且
其中从过滤器装置转送的液体样品表面到电极表面的距离为0～500μm的范围。
2.根据权利要求1的电化学生物传感器，其中过滤器材料选自合成膜、硝酸纤维素、纤维素、硅石、滤纸和琼脂胶。
3.根据权利要求2的电化学生物传感器，其中中间层包括纤维素。
4.根据权利要求1-3中任一项的电化学生物传感器，其中该生物传感器包括测量电化学信号的装置。
5.根据权利要求1-3中任一项的电化学生物传感器，它包括使用该生物传感器，在一个或多个预定参数内，对一个或多个氧化还原物种定量进行管理的装置。
6.根据权利要求1-5中任一项的电化学生物传感器在氧化还原物种定量中的应用。
7.根据权利要求6的应用，其中氧化还原物种是抗坏血酸或还原的谷胱甘肽。
CNB038192314A 2002-06-10 2003-05-22 电化学生物传感器 Expired - Fee Related CN100390533C (zh)

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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7807043B2 (en) * 2004-02-23 2010-10-05 Oakville Hong Kong Company Limited Microfluidic test device
CN103901092B (zh) * 2004-05-14 2016-07-06 拜尔健康护理有限责任公司 检测生物分析物的伏安测量系统
WO2009021908A2 (en) * 2007-08-10 2009-02-19 Unilever Plc Disposable enzymatic sensor for liquid samples
WO2009021907A1 (en) * 2007-08-10 2009-02-19 Unilever Plc Disposable sensor for liquid samples
WO2009082706A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-02 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Active cmos sensor array for electrochemical biomolecular detection
US8016986B2 (en) * 2009-03-25 2011-09-13 SAND COUNTY BIOTECHNOLOGY, Inc. Electrochemical sensing test piece without hemocyte interference
TWI439689B (zh) 2010-09-23 2014-06-01 Bionime Corp Electrochemical test specimen
CN102445471B (zh) * 2010-10-09 2014-04-09 华广生技股份有限公司 电化学式感测试片
KR101335246B1 (ko) * 2010-12-16 2013-11-29 한국생명공학연구원 프린팅을 이용한 멤브레인 상 전극 및 이를 활용한 생체물질 검출
WO2013032753A2 (en) * 2011-08-26 2013-03-07 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for switched-inductor integrated voltage regulators
ES2898871T3 (es) * 2016-06-10 2022-03-09 Unilever Ip Holdings B V Máquina que comprende un dispositivo para controlar la máquina o procedimiento mediante detección de una calidad de una formulación de fluido que va a introducirse en la máquina y métodos correspondientes
JP6713364B2 (ja) * 2016-07-20 2020-06-24 アークレイ株式会社 アスコルビン酸応答電極およびバイオセンサ
KR101883412B1 (ko) * 2016-12-21 2018-07-30 주식회사 동운아나텍 타액을 이용한 진단 디바이스 및 이를 이용한 분석 방법
CN109752417B (zh) * 2018-12-25 2021-09-03 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种基于电荷转移复合物的检测氯膦酸二乙酯气体和/或沙林毒气的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3847777A (en) * 1972-05-08 1974-11-12 Instrumentation Labor Inc Electrochemical analyzer
GB1554292A (en) * 1975-09-24 1979-10-17 Yellow Springs Instr Enzyme-containing laminated membrane a process for the production thereof and a polarographic cell containing the same
US4627906A (en) * 1983-10-03 1986-12-09 The Regents Of The University Of California Electrochemical sensor having improved stability
US4795542A (en) * 1986-04-24 1989-01-03 St. Jude Medical, Inc. Electrochemical concentration detector device
WO1993013408A1 (en) * 1991-12-31 1993-07-08 Abbott Laboratories Composite membrane
US5746898A (en) * 1990-08-10 1998-05-05 Siemens Aktiengesellschaft Electrochemical-enzymatic sensor
CN1395095A (zh) * 1995-06-19 2003-02-05 梅姆泰克美国有限公司 电化学检测器

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4795452A (en) * 1987-09-23 1989-01-03 The Procter & Gamble Company Absorbent article having cantilevered cuff members
EP0690306A1 (en) * 1994-06-28 1996-01-03 Mochida Pharmaceutical Co., Ltd. Method and device for specific binding assay
US6054039A (en) * 1997-08-18 2000-04-25 Shieh; Paul Determination of glycoprotein and glycosylated hemoglobin in blood
US6758922B2 (en) * 2001-10-05 2004-07-06 Autoliv Asp, Inc. Low firing energy initiator pyrotechnic mixture
US7051375B2 (en) * 2003-10-06 2006-05-30 Henderson Aquatics, Inc. Wetsuit and wetsuit material

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3847777A (en) * 1972-05-08 1974-11-12 Instrumentation Labor Inc Electrochemical analyzer
GB1554292A (en) * 1975-09-24 1979-10-17 Yellow Springs Instr Enzyme-containing laminated membrane a process for the production thereof and a polarographic cell containing the same
US4627906A (en) * 1983-10-03 1986-12-09 The Regents Of The University Of California Electrochemical sensor having improved stability
US4795542A (en) * 1986-04-24 1989-01-03 St. Jude Medical, Inc. Electrochemical concentration detector device
US5746898A (en) * 1990-08-10 1998-05-05 Siemens Aktiengesellschaft Electrochemical-enzymatic sensor
WO1993013408A1 (en) * 1991-12-31 1993-07-08 Abbott Laboratories Composite membrane
CN1395095A (zh) * 1995-06-19 2003-02-05 梅姆泰克美国有限公司 电化学检测器

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Publication number Publication date
CN1675539A (zh) 2005-09-28
US7198708B2 (en) 2007-04-03
EP1511999A1 (en) 2005-03-09
AU2003232823A1 (en) 2003-12-22
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WO2003104793A1 (en) 2003-12-18

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