CN103630593A - 一种二电极葡萄糖酶电极传感器 - Google Patents

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赵常志
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Abstract

本发明公开了一种二电极葡萄糖酶电极传感器，所述电极传感器由一个工作电极和一个对电极以及支撑两个电极的上下基板复合而成；所述工作电极和对电极均为铂丝电极，电极反应工作区内有酶膜元件。

Description

一种二电极葡萄糖酶电极传感器
技术领域
本发明涉及电化学分析领域，具体涉及一种血糖监控系统领域。
背景技术
电化学酶法测定葡萄糖可追溯到上世纪的30年代末，当时通过测定铂金电极上过氧化氢的氧化分解而产生的电流变化测算出溶液中因氧的消耗导致的氧分压下降值，进而测得葡萄糖的浓度。其反应过程如下：
葡萄糖+FAD–葡萄糖氧化酶→葡萄糖酸内酯+FADH2–葡萄糖氧化酶      ①
FADH2–葡萄糖氧化酶+02→FAD–葡萄糖氧化酶+H2O2      ②
H202→2H++O2+2e-   ③
随后，美国的Updike和Hicks成功简化了葡萄糖的电化学测定方法，他们将葡萄糖氧化酶固定在某种胶体基质中实现了酶的固定和稳定化，使葡萄糖氧化酶催化剂可以被反复使用。此后他们将固定后的葡萄糖氧化酶制成膜片同Clark极谱式氧电极结合，制成了世界上第一个葡萄糖酶电极。
随着葡萄糖电化学分析系统的成功商业化，1970年Williams等试图采用分子导电介质取代氧分子进行氧化还原电子传递的尝试。他们使用铁氰化钾－亚铁氰化钾导电介质系统成功实施了血液葡萄糖的电化学测定，同时还用同一电化学系统测定了血乳酸；该酶电极传感器在引入电子传递介体后其灵敏度和准确性得到提高。
世界上第一个便携式家用电化学血糖仪是1987年由美国Medisense公司推出的ExacTech，该系统采用二茂铁及其衍生物作为氧化还原导电介质，通过丝网印刷导电碳墨在PVC塑料基片上，制成外观尺寸如同pH试纸大小的血糖试纸，可以大规模制作生产。
目前国内绝大多数血糖试纸所采用的葡萄糖酶电极传感器技术均采用电化学分析中的三电极体系进行测试，即三电极模式；三电极体系是相对于两电极体系而言，三电极体系包括工作电极(WE)、参比电极(RE)和对电极(CE)。参比电极用来定点位零点，电流流经工作电极和对电极，工作电极和参比电极构成一个不通电或基本上不通电的体系，利用参比电极电位的稳定性来测量工作电极的电极电势。工作电极和对电极构成一个通电的体系，用来测量工作电极通过的电流。上述产品要么精度不够，要么造价高昂，不利于推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种两电极系统的葡萄糖氧化酶酶电极传感器。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种二电极葡萄糖酶电极传感器，所述电极传感器由一个工作电极和一个对电极以及支撑两个电极的上下基板复合而成；所述工作电极和对电极均为铂丝电极，电极反应工作区内有酶膜元件。
优选的，所述电极传感器以壳聚糖、Nafion、聚乙烯醇或其他化学物质作为膜材料。
优选的，所述电极传感器以二茂铁、铁氰化钾或其他物质作为电子传递媒介。
本发明利用电化学分析原理,将待测样品中的葡萄糖浓度转换成一定的微弱电流值,该电流值会随着待测样品中的葡萄糖浓度的增加而增加；通过精确测量出这些微弱电流值，并根据电流值和葡萄糖浓度的相应关系，即可计算出样品中相应的葡萄糖浓度值。本发明提供的产品结构简单，造价低，可规模化生产。
本发明采用铂电极而非普通碳电极，确保测试更准确，铂电极具有高度稳定性和抗腐蚀性，结果更可靠。
附图说明
图1是葡萄糖酶电极传感器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附后权利要求书限定的范围。
实施例1
如图1所示，一种二电极葡萄糖酶电极传感器，所述电极传感器由一个工作电极和一个对电极以及支撑两个电极的上下基板复合而成；所述工作电极和对电极均为铂丝电极，电极反应工作区内有酶膜元件。
本实施例中，所述电极传感器以壳聚糖、Nafion、聚乙烯醇或其他化学物质作为膜材料。可根据需要进行选择。
所述电极传感器以二茂铁、铁氰化钾或其他物质作为电子传递媒介。可根据需要进行选择。
在葡萄糖酶电极传感器的两个铂膜电极之间施加一定的恒定电压，当被测样品进入酶电极传感器的电极反应工作区后(充分扩散、混合)，酶电极传感器反应工作区内的葡萄糖氧化酶（即酶膜元件）与被测样品中的葡萄糖发生氧化还原反应。经过快速的生化反应，酶电极传感器会产生0.1～50μA电流，该电流值与被测样品中的葡萄糖一定线性关系，经过适当运算即可计算出被测样品中葡萄糖的浓度值以此实现该酶电极传感器的功能。
本发明利用电化学分析原理,将待测样品中的葡萄糖浓度转换成一定的微弱电流值,该电流值会随着待测样品中的葡萄糖浓度的增加而增加；通过精确测量出这些微弱电流值，并根据电流值和葡萄糖浓度的相应关系，即可计算出样品中相应的葡萄糖浓度值。本发明提供的产品结构简单，造价低，可规模化生产。
本发明采用铂电极而非普通碳电极，确保测试更准确，铂电极具有高度稳定性和抗腐蚀性，结果更可靠。
以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种二电极葡萄糖酶电极传感器，其特征在于，所述电极传感器由一个工作电极和一个对电极以及支撑两个电极的上下基板复合而成；所述工作电极和对电极均为铂丝电极，电极反应工作区内有酶膜元件。
2.根据权利要求1所述的二电极葡萄糖酶电极传感器，其特征在于，所述电极传感器以壳聚糖、Nafion、聚乙烯醇作为膜材料。
3.根据权利要求1所述的二电极葡萄糖酶电极传感器，其特征在于，所述电极传感器以二茂铁、铁氰化钾作为电子传递媒介。
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