CN102038493A - 微针型生物传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微针型生物传感器，包括由第一电极组件和第二电极组件组成的传感器探头，第一电极组件和第二电极组件通过导线相连，所述第二电极组件呈管状，所述第一电极组件的一端穿过第二电极组件，所述第一电极组件上的一段位于第二电极组件内。本发明具有结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、测试效果好、稳定性和可靠性更佳等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及到医疗设备中生物传感器领域，特指一种微针型生物传感器。
背景技术
传统的生物传感器结构中，正、负两极一般通过套设关系组合成传感器探头，其特点是管状电极壁上设有一个以上微孔用于物质交换，微孔结构体外测试的过程中取得了很好的效果，物质的流通性好，测试结果佳。但是，在体内测试的过程中，遇到了一定的困难，微孔的直径在0.1～0.2毫米之间，比较容易被生物体内的大分子物质堵塞，如果增大孔径，表面缺陷又过于明显，不利于表面的平滑和流畅，会对皮肤造成一定创伤。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、测试效果好、稳定性和可靠性更佳的微针型生物传感器。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种微针型生物传感器，包括由第一电极组件和第二电极组件组成的传感器探头，第一电极组件和第二电极组件通过导线相连，所述第二电极组件呈管状，其特征在于：所述第一电极组件的一端穿过第二电极组件，所述第一电极组件上的一段位于第二电极组件内。
作为本发明的进一步改进：
所述第一电极组件包括金属针芯，所述金属针芯的前端穿过第二电极组件，所述金属针芯的后端上设有银/氯化银层。
所述金属针芯上前端的直径为0.4～0.6毫米，所述金属针芯上后端的直径为0.1～0.3毫米。
所述第二电极组件包括金属针管，所述金属针管上靠近金属针芯前端的一端上设有生物传感层。
所述生物传感层包括扩散限制层和生物活性层。
所述金属针管的内径为0.1～0.3毫米，外径为0.4～0.6毫米。
所述第一电极组件和第二电极组件固定于一手柄上，所述手柄内设有与外接导线相连的插口。
所述第一电极组件上位于第二电极组件一段的外侧壁与第二电极组件的内腔之间设有绝缘层。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的微针型生物传感器，其结构简单紧凑、体积小、成本低廉、操作简便，在体内测试过程中，被检测物质可以同时的、直接的与第一电极组件和第二电极组件上的相应检测层相结合，避免了因为物质传导、延迟而带来测试不准确等问题，更适合长时间在体检测。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中手柄内插口的结构示意图；
图3是本发明中传感器探头的结构示意图；
图4是本发明中第二电极组件的结构示意图；
图5是本发明中第一电极组件的结构示意图；
图6是本发明在磷酸盐缓冲液中对葡萄糖响应电流信号的应用实例示意图；
图7是传统传感器在体内测试响应电流信号图；
图8是本发明传感器在体内测试响应电流信号实例示意图。
图例说明：
1、传感器探头；2、手柄；3、外接导线；4、第二电极组件；41、金属针管；42、生物传感层；5、第一电极组件；51、金属针芯；52、绝缘层；53、银/氯化银层；6、插口。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明的微针型生物传感器，包括由第一电极组件5和第二电极组件4组成的传感器探头1，第一电极组件5和第二电极组件4通过导线相连，第一电极组件5和第二电极组件4固定于一手柄2上，手柄2内设有与外接导线3相连的插口6，方便第一电极组件5和第二电极组件4与外接仪器进行信号传输，并通过其将信号传输给相应检测设备。手柄2的下面设有一胶布层，材料宜采用医用低敏胶布。第一电极组件5为针形，第二电极组件4为管状，第一电极组件5的一端穿过第二电极组件4，第一电极组件5上的一段位于第二电极组件4内。本实施例中，第一电极组件5上位于第二电极组件4一段的外侧壁与第二电极组件4的内腔之间设有绝缘层52。
本实施例中，第二电极组件4包括一金属针管41，金属针管41的前端设有生物传感层42，生物传感层42为由扩散限制层、生物活性层依次排列组成的复合层。金属针管41的材料可以是纯度在99.9%以上的金、铂，也可以是在表面溅射或电镀有一层铂黑的不锈钢或钛合金。金属针管41外的生物活性层中可以含有葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶、胆固醇氧气酶等以氧为天然电子传导体的酶，生物活性层可以通过共价交联固定于金属针管41的表面，如将酶溶解于牛血清白蛋白和戊二醛的混合溶液中，通过溶胶-凝胶包埋法在金属针管41的表面形成生物活性层。扩散限制层可以是聚氯乙烯、乙酸纤维素、聚乙二醇等在酶层表面形成的半透膜，它限制被检测物质透过量，如在体检测葡萄糖，由于检测时间比较长，体内氧气不足，常常需要限制葡萄糖在传感器表面透过的量。第二电极组件4的内径可以为0.1～0.3毫米，外径可以为0.4～0.6毫米。
本实施例中，第一电极组件5包括一金属针芯51，金属针芯51的前端设有银/氯化银层53，金属针芯51可以由不锈钢、钛合金等组成。第一电极组件5的银/氯化银层53与金属针管51共同作为传感器辅助电极。第一电极组件5的前端直径可以为0.4～0.6毫米，后端可以为0.1～0.3毫米。
工作时，第一电极组件5的后端固定于第二电极组件4内，第一电极组件5和第二电极组件4组成了一个双电极测试系统。第一电极组件5和第二电极组件4的间隔距离较短，测试过程中能产生比一般传感器更大更稳定的电流信号。
参见图6，本发明的传感器在磷酸盐缓冲液中对葡萄糖响应的电流信号特征曲线，图中纵坐标表示传感器测得的响应电流信号，图中从左向右每一阶梯葡萄糖浓度依次升高50毫克/分升。由图6可知，本传感器稳定时间不大于10分钟，对葡萄糖浓度瞬时变化的响应少于10秒，对葡萄糖浓度检测的线性范围不低于600毫克/分升，传感器灵敏度高，线性范围宽，稳定性好。
参见图7，为现有技术中传感器在体内测试响应电流信号图，该传感器在体内测试一小时左右，信号明显下降，因为传感器组件上的微孔被大分子蛋白堵塞，说明该结构不适宜长时间在体检测。参见图8，为本发明传感器在体内测试响应电流信号图，可以看出，该传感器在体内测试信号稳定，无下降趋势，说明本发明设计的传感器更适合长时间在体检测。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1. 一种微针型生物传感器，包括由第一电极组件（5）和第二电极组件（4）组成的传感器探头（1），第一电极组件（5）和第二电极组件（4）通过导线相连，所述第二电极组件（4）呈管状，其特征在于：所述第一电极组件（5）的一端穿过第二电极组件（4），所述第一电极组件（5）上的一段位于第二电极组件（4）内。
2. 根据权利要求1所述的微针型生物传感器，其特征在于：所述第一电极组件（5）包括金属针芯（51），所述金属针芯（51）的前端穿过第二电极组件（4），所述金属针芯（51）的后端上设有银/氯化银层（53）。
3. 根据权利要求2所述的微针型生物传感器，其特征在于：所述金属针芯（51）上前端的直径为0.4～0.6毫米，所述金属针芯（51）上后端的直径为0.1～0.3毫米。
4. 根据权利要求2所述的微针型生物传感器，其特征在于：所述第二电极组件（4）包括金属针管（41），所述金属针管（41）上靠近金属针芯（51）前端的一端上设有生物传感层（42）。
5. 根据权利要求4所述的微针型生物传感器，其特征在于：所述生物传感层（42）包括扩散限制层和生物活性层。
6. 根据权利要求4或5所述的微针型生物传感器，其特征在于：所述金属针管（41）的内径为0.1～0.3毫米，外径为0.4～0.6毫米。
7. 根据权利要求1～5中任意一项所述的微针型生物传感器，其特征在于：所述第一电极组件（5）和第二电极组件（4）固定于一手柄（2）上，所述手柄（2）内设有与外接导线（3）相连的插口（6）。
8. 根据权利要求1～5中任意一项所述的微针型生物传感器，其特征在于：所述第一电极组件（5）上位于第二电极组件（4）一段的外侧壁与第二电极组件（4）的内腔之间设有绝缘层（52）。
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