CN105510391A - 一种电极式血糖试条 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电极式血糖试条，从下到上依次包括基片层、电极层、绝缘层、双面胶层和亲水膜层，电极层上设有第一压积比测试电极、第二压积比测试电极、工作电极、参比电极、本底电极、启动电极以及使上述各电极与测量仪器形成电路连接的导线，绝缘层和双面胶层上均设有暴露上述第一压积比测试电极、第二压积比测试电极、工作电极、参比电极和本底电极的缺口，亲水膜层覆盖该缺口；通过上述缺口暴露出的参比电极和本底电极通过丝网印刷涂布上含有传递电子介质的水性油墨，通过上述缺口暴露出的工作电极通过丝网印刷涂布上含有传递电子介质和FAD-GDH的水性油墨，上述传递电子的介质为甲基丙烯酸甲酯-N-乙烯基吡咯烷酮-乙烯基二茂铁聚合物或三氯化六铵合钌。

Description

一种电极式血糖试条

技术领域

本发明属于血糖检测技术领域，具体涉及一种电极式血糖试条。

背景技术

为了满足日益增长的糖尿病患者日常监控血液中葡萄糖的水平的需求，市场上出现了大量的葡萄糖测试仪表，其中绝大多数的血糖仪都是采用电化学的方法，酶催化血液中的葡萄糖反应时产生瞬时电子被介质捕捉到之后，在电压的作用下传递给电极形成电流回路，血糖仪检测此电流信号并转化成葡萄糖浓度读值显示出来。

目前市场上大多数血糖电极采用的是两电极或是三电极的方法测试血糖浓度，这些电极测试过程中通常会受样品中存在的其他干扰物质的影响，还受到血液的压积比的影响很大，极大的影响了测试结果的准确度。在酶的选择上，大多数血糖电极采用葡萄糖氧化酶，会严重受到空气中的氧气或是血液氧分压的影响，导致指尖血和静脉血测试时结果有偏差。介质的选择上，大多数血糖电极采用铁氰化钾或是二茂铁及其衍生物，这两种介质都存在着技术缺陷，其中铁氰化钾的传递效能较差，需要大量在试剂中添加，不仅很受血液中还原性物质的干扰，如尿酸、抗坏血酸、醋酸胺酚等，而且还会影响酶的活性和试剂的物理性质，影响测试结果的重复性；二茂铁及其衍生物的水溶性很差，为了将其添加到试剂中，需要增加生产工艺方面复杂性，而且由于溶解性差，添加的量十分有限，限制了试剂的测试线性和测试范围，部分产品使用有机试剂溶解添加也会影响试剂的物理性质并影响酶的活性，影响测试结果的重复性。而且目前市场上大多数血糖电极都收到温度影响很大，部分通过机器测试环境温度来补偿测试数据来弥补，但由于电极上样本的温度和环境温度存在的差异，导致补偿结果并无法完全弥补测试数据的偏差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种电极式血糖试条。

本发明的具体技术方案如下：

一种电极式血糖试条，从下到上依次包括基片层、电极层、绝缘层、双面胶层和亲水膜层，

电极层上设有第一压积比测试电极、第二压积比测试电极、工作电极、参比电极、本底电极、启动电极以及使上述各电极与测量仪器形成电路连接的导线，；

绝缘层和双面胶层上均设有暴露上述第一压积比测试电极、第二压积比测试电极、工作电极、参比电极和本底电极的缺口，亲水膜层覆盖该缺口；通过上述缺口暴露出的参比电极和本底电极通过丝网印刷涂布上含有传递电子介质的水性油墨，通过上述缺口暴露出的工作电极通过丝网印刷涂布上含有传递电子介质和FAD-GDH的水性油墨，上述传递电子的介质为甲基丙烯酸甲酯-N-乙烯基吡咯烷酮-乙烯基二茂铁聚合物或三氯化六铵合钌(CAS号：14282-91-8，购自sigma公司)；

当该电极式血糖试条插入测量仪器中，启动电极与本底电极形成通路，接通并启动测量仪器，之后关闭启动电极，在工作电极与参比电极间施加直流电压，测试血糖样本的测试信号，在本底电极与参比电极间施加相同的直流电压，测试血糖样本的本底信号，通过上述测试信号与本地信号的比较，得到扣除本地信号的血糖信号，初步计算出血糖浓度；之后关闭工作电极、本底电极和参比电极，在第一压积比测试电极和第二压积比测试电极间施加高频交流电压，测试第一压积比测试电极和第二压积比测试电极间的电阻，通过计算得出血糖样本的压积比，最后根据上述压积比和环境温度对所述血糖浓度进行补偿，得出最终结果。

在本发明的一个优选实施方案中，所述水性油墨包括如下重量份的组分：

上述PVP、PVA或PVPVA的作用是使水性油墨干燥后成膜；上述纳米二氧化硅或纳米微晶纤维素为填充剂，可有效阻挡血细胞，有效减少压积比对测试结果的影响；上述海藻酸钠、动物明胶或黄原胶为凝胶增稠剂，可有效增加水性油墨的粘度并使水性油墨溶解后呈凝胶状，不易流动扩散，可有效固定酶，使其不被血糖样本冲走，有效提高试条的重复性；上述BSA、谷氨酸或丁二酸钠为保护剂，用于保护酶和传递电子的介质，有效提高试条的稳定性。

在本发明的一个优选实施方案中，所述基片层的材质为聚对苯二甲酸二乙酯、聚氯乙烯或聚丙烯。

在本发明的一个优选实施方案中，所述电极层中各电极和导线的材质为金、银或石墨。

在本发明的一个优选实施方案中，所述双面胶层的材质为聚对苯二甲酸二乙酯。

在本发明的一个优选实施方案中，所述亲水膜层经过单面的亲水处理，其材质为聚碳酸酯、聚对苯二甲酸二乙酯或聚氯乙烯。

在本发明的一个优选实施方案中，所述双面胶层上还设有一用以保护电极层的保护层。

在本发明的一个优选实施方案中，所述保护层的材质为聚碳酸酯、聚对苯二甲酸二乙酯或聚氯乙烯。

在本发明的一个优选实施方案中，所述直流电压为400mV。

在本发明的一个优选实施方案中，所述高频交流电压为30mV、3000Hz。

本发明的有益效果是：

1、本发明的电极式血糖试条为六电极电路：两个电极使用高频交流电来测试样本的压积比，用于计算补偿系数；一个工作电极，一个参比电极，用于测试血糖信号；一个本底电极，使用参比电极和本底电极的回路，在排除样本中除了血糖以外的其他干扰物质产生的信号干扰；剩余一个启动电极，增加仪器的人性化设计，插条启动测试。

2、本发明的电极式血糖试条选用FAD-GDH代替市场上通用的葡萄糖氧化酶，从根本上解决了葡萄糖氧化酶受到氧分压、氧气影响的问题，使指尖血的测试结果与静脉血相同，并且有效降低空气中氧气对测试结果的影响，使测试结果更加准确，并且解决葡萄糖氧化酶试条需要开盖效期短的问题。

3、本发明的电极式血糖试条选用甲基丙烯酸甲酯-N-乙烯基吡咯烷酮-乙烯基二茂铁聚合物或三氯化六铵合钌作为传递电子的介质，代替市场常用的铁氰化钾、二茂铁及其衍生物。铁氰化钾传递电子的效率较低，作为血糖试条的传递电子介质时，需要的量较大，而大量的铁氰化钾加入油墨中印刷，又会破坏水性油墨的延展性，降低印刷时的重复性，影响试条的重复性。铁氰化钾在空气中、光照下还容易分解成亚铁氰化钾，使试条本底电流增大，导致测试结果出现偏差，测试结果不准确。二茂铁的水溶性很差，微溶于水，添加到油墨中溶解的很不均匀，导致试条中的二茂铁的量出现偏差，降低了试条的重复性。部分产品使用二茂铁的衍生物，通过化学合成，在二茂铁上连接亲水基团增加其溶解度，但效果并没有非常大的差异，只能部分的改善情况。部分产品使用有机溶液溶解二茂铁及其衍生物，添加到高速搅拌的试剂中达到分散目的，但在试剂干燥的时候，随着有机试剂的挥发，容易在电极表面形成空洞，降低试条的重复性并使试条受压积比和温度的影响更大，并且有机试剂还会降低酶的稳定性，使之活性不稳定，降低试条的重复性。而三氯化六铵合钌和甲基丙烯酸甲酯-N-乙烯基吡咯烷酮-乙烯基二茂铁聚合物的水溶性较好，传递电子的效能高于铁氰化钾，稳定性也较之更好，少量的添加到油墨中就能有效的传递电子，还减少了介质对于酶的影响从而增加了试条的效期和试条暴露空气或是光照下的稳定性。

4、本发明采用丝网印刷的方式印刷酶层，生产效率高，重复性好，适合大批量生产。

5、本发明设计在参比电极和本底电极印刷添加了介质的水性油墨，而在工作电极上印刷添加了介质和酶的水性油墨，测试工作电极和参比电极之间的信号值、本底电极和参比电极之间的信号值，计算得到血糖信号值，该信号值去除了血液中其他干扰物质的影响，很大程度提高特殊血样测试血糖时的准确度。

6、本发明的电极式血糖试条中的水性油墨作为溶解酶和介质的基质，能有效的固定在电极表面，形成均一的膜，有效阻挡血细胞和保护酶、介质，能有效的降低压积比和环境温度对测试结果的影响，在进一步对压积比和环境温度进行补偿之后，测试结果的准确度将很大的提升。

附图说明

图1为本发明的电极式血糖试条的立体分解示意图；

图2为本发明的电极式血糖试条的电极层的结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

如图1和图2所示，一种电极式血糖试条，从下到上依次包括基片层11、电极层12、绝缘层13、双面胶层14和亲水膜层15，

电极层12上设有第一压积比测试电极121、第二压积比测试电极122、工作电极123、参比电极124、本底电极125、启动电极126以及使上述各电极与测量仪器形成电路连接的导线127，；

绝缘层13和双面胶层14上均设有暴露上述第一压积比测试电极121、第二压积比测试电极122、工作电极123、参比电极124和本底电极125的缺口，亲水膜层15覆盖该缺口；通过上述缺口暴露出的参比电极124和本底电极125通过丝网印刷(生产效率高，重复性好，适合大批量生产)涂布上含有传递电子介质的水性油墨，通过上述缺口暴露出的工作电极123通过丝网印刷涂布上含有传递电子介质和FAD-GDH的水性油墨，上述传递电子的介质为甲基丙烯酸甲酯-N-乙烯基吡咯烷酮-乙烯基二茂铁聚合物或三氯化六铵合钌；本发明的电极式血糖试条选用FAD-GDH代替市场上通用的葡萄糖氧化酶，根本上解决了葡萄糖氧化酶受到氧分压、氧气影响的问题，使指尖血的测试结果与静脉血相同，并且有效降低空气中氧气对测试结果的影响，使测试结果更加准确，并且解决葡萄糖氧化酶试条需要开盖效期短的问题。本发明的电极式血糖试条选用甲基丙烯酸甲酯-N-乙烯基吡咯烷酮-乙烯基二茂铁聚合物或三氯化六铵合钌(CAS号：14282-91-8，购自sigma公司)作为传递电子的介质，水溶性较好，传递电子的效能高于铁氰化钾，稳定性也较之更好，少量的添加到油墨中就能有效的传递电子。

上述甲基丙烯酸甲酯-N-乙烯基吡咯烷酮-乙烯基二茂铁聚合物的制备方法如下：

(1)N-乙烯基吡咯烷酮和乙烯二茂铁在70℃、2-异丙氧基乙醇溶液中、2，2′-偶氮二异丁腈的引发催化下生产的N-乙烯基吡咯烷酮-乙烯基二茂铁聚合物；

(2)将上述N-乙烯基吡咯烷酮-乙烯基二茂铁聚合物在二氯甲烷溶液中、三乙胺的催化下用甲基丙烯酰氯进行修饰，

(3)将步骤(2)的反应产物与甲基丙烯酸甲酯在70℃、2，2′-偶氮二异丁腈的引发催化下生成最终甲基丙烯酸甲酯-N-乙烯基吡咯烷酮-乙烯基二茂铁共聚物。

当该电极式血糖试条插入测量仪器中，启动电极126与本底电极125形成通路，接通并启动测量仪器，之后关闭启动电极126，在工作电极123与参比电极124间施加400mV的直流电压，测试血糖样本的测试信号，在本底电极125与参比电极124间施加相同的直流电压，测试血糖样本的本底信号，通过上述测试信号与本地信号的比较，得到扣除本地信号的血糖信号，初步计算出血糖浓度；之后关闭工作电极123、本底电极125和参比电极124，在第一压积比测试电极121和第二压积比测试电极122间施加30mV、3000Hz的高频交流电压，测试第一压积比测试电极121和第二压积比测试电极122间的电阻，通过计算得出血糖样本的压积比，最后根据上述压积比和环境温度对所述血糖浓度进行补偿，得出最终结果。

上述水性油墨包括如下重量份的组分：

配制完成还需要进行搅拌、研磨，使之溶解分散，形成有良好延展性的水性油墨。

上述PVP、PVA或PVPVA的作用是使水性油墨干燥后成膜；上述纳米二氧化硅或纳米微晶纤维素为填充剂，可有效阻挡血细胞，有效减少压积比对测试结果的影响；上述海藻酸钠、动物明胶或黄原胶为凝胶增稠剂，可有效增加水性油墨的粘度并使水性油墨溶解后呈凝胶状，不易流动扩散，可有效固定酶，使其不被血糖样本冲走，有效提高试条的重复性；上述BSA、谷氨酸或丁二酸钠为保护剂，用于保护酶和传递电子的介质，有效提高试条的稳定性。

所述基片层11的材质为聚对苯二甲酸二乙酯、聚氯乙烯或聚丙烯。所述电极层12中各电极和导线127的材质为金、银或石墨。所述双面胶层14的材质为聚对苯二甲酸二乙酯。所述亲水膜层15经过单面的亲水处理，其材质为聚碳酸酯、聚对苯二甲酸二乙酯或聚氯乙烯。所述双面胶层14上还设有一用以保护电极层12的保护层16，该保护层16的材质为聚碳酸酯、聚对苯二甲酸二乙酯或聚氯乙烯。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种电极式血糖试条，其特征在于：从下到上依次包括基片层、电极层、绝缘层、双面胶层和亲水膜层，

电极层上设有第一压积比测试电极、第二压积比测试电极、工作电极、参比电极、本底电极、启动电极以及使上述各电极与测量仪器形成电路连接的导线，；

绝缘层和双面胶层上均设有暴露上述第一压积比测试电极、第二压积比测试电极、工作电极、参比电极和本底电极的缺口，亲水膜层覆盖该缺口；通过上述缺口暴露出的参比电极和本底电极通过丝网印刷涂布上含有传递电子介质的水性油墨，通过上述缺口暴露出的工作电极通过丝网印刷涂布上含有传递电子介质和FAD-GDH的水性油墨，上述传递电子的介质为甲基丙烯酸甲酯-N-乙烯基吡咯烷酮-乙烯基二茂铁聚合物或三氯化六铵合钌；

当该电极式血糖试条插入测量仪器中，启动电极与本底电极形成通路，接通并启动测量仪器，之后关闭启动电极，在工作电极与参比电极间施加直流电压，测试血糖样本的测试信号，在本底电极与参比电极间施加相同的直流电压，测试血糖样本的本底信号，通过上述测试信号与本地信号的比较，得到扣除本地信号的血糖信号，初步计算出血糖浓度；之后关闭工作电极、本底电极和参比电极，在第一压积比测试电极和第二压积比测试电极间施加高频交流电压，测试第一压积比测试电极和第二压积比测试电极间的电阻，通过计算得出血糖样本的压积比，最后根据上述压积比和环境温度对所述血糖浓度进行补偿，得出最终结果。

2.如权利要求1所述的一种电极式血糖试条，其特征在于：所述水性油墨包括如下重量份的组分：

3.如权利要求1所述的一种电极式血糖试条，其特征在于：所述基片层的材质为聚对苯二甲酸二乙酯、聚氯乙烯或聚丙烯。

4.如权利要求1所述的一种电极式血糖试条，其特征在于：所述电极层中各电极和导线的材质为金、银或石墨。

5.如权利要求1所述的一种电极式血糖试条，其特征在于：所述双面胶层的材质为聚对苯二甲酸二乙酯。

6.如权利要求1所述的一种电极式血糖试条，其特征在于：所述亲水膜层经过单面的亲水处理，其材质为聚碳酸酯、聚对苯二甲酸二乙酯或聚氯乙烯。

7.如权利要求1所述的一种电极式血糖试条，其特征在于：所述双面胶层上还设有一用以保护电极层的保护层。

8.如权利要求7所述的一种电极式血糖试条，其特征在于：所述保护层的材质为聚碳酸酯、聚对苯二甲酸二乙酯或聚氯乙烯。

9.如权利要求1至8中任一权利要求所述的一种电极式血糖试条，其特征在于：所述直流电压为400mV。

10.如权利要求1至8中任一权利要求所述的一种电极式血糖试条，其特征在于：所述高频交流电压为30mV、3000Hz。