CN109239158A - 尿糖测试件及尿糖测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了尿糖测试件及尿糖测试方法，涉及生物传感器领域。该尿糖测试件包括：可悬浮于待测尿样中的绝缘基体，所述绝缘基体包括：导线部、电极部、以及与所述电极部层叠的进样部，且，所述进样部上开设有进样口；位于所述电极部上的导电电极，所述导电电极上具有反应层；位于所述导线部上的导线，所述导线与所述导电电极电性耦接；位于所述绝缘基体上的配重块，所述配重块用于使所述进样部浸没于所述待测尿样中。该尿糖测试件结构简单，且使用时避免了用吸管取尿液的步骤，操作方便，体验感好。
Description
技术领域
本发明涉及生物传感器，特别涉及尿糖测试件及尿糖测试方法。
背景技术
对于糖尿病患者，需定期检测体循环中的葡萄糖浓度。目前，尿糖检测作为一种操作简单且无创的检测方法，已被广泛普及。
现有技术提供了一种电极式尿糖测试条，其包括绝缘基片，设置于绝缘基片上的导电电极、设置于导电电极上的绝缘隔离层，开设于绝缘隔离层上的反应窗口、虹吸导样槽，以及与虹吸导样槽连通的采样口。应用时，使导电电极与电化学系统的对应电极连接，取尿后，利用吸管取尿液滴入采样口，尿液经虹吸导样槽进入反应窗口，其中的葡萄糖在反应窗口进行氧化还原反应，产生电流，利用电化学系统测量电流大小，即可获得与其对应的葡萄糖浓度。
然而，上述电极式尿糖测试条结构相对复杂，应用时需利用吸管取尿液滴入其上的采样口，操作复杂且体验感较差。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种尿糖测试件及尿糖测试方法。具体而言，包括以下的技术方案：
一方面，提供一种尿糖测试件，所述尿糖测试件包括：可悬浮于待测尿样中的绝缘基体，所述绝缘基体包括：导线部、电极部、以及与所述电极部层叠的进样部，且，所述进样部上开设有进样口；
位于所述电极部上的导电电极，所述导电电极上具有反应层；
位于所述导线部上的导线，所述导线与所述导电电极电性耦接；
位于所述绝缘基体上的配重块，所述配重块用于使所述进样部浸没于所述待测尿样中。
在一种可能的实现方式中，所述尿糖测试件还包括：位于所述进样口内的分离膜，用于截留所述待测尿样中分子量大于葡萄糖分子量的物质。
在一种可能的实现方式中，所述导电电极包括：参比电极、对电极、以及具有所述反应层的工作电极；
所述工作电极与所述参比电极构成电压测量回路；
所述工作电极与所述对电极构成电流测量回路。
在一种可能的实现方式中，所述导电电极还包括：一对水位电极，用于构成水位测量回路。
在一种可能的实现方式中，每一所述电极电性耦接一所述导线，且所述导线之间彼此绝缘。
在一种可能的实现方式中，所述工作电极上还具有葡萄糖吸附层。
在一种可能的实现方式中，所述绝缘基体的材质为柔性材料。
在一种可能的实现方式中，所述柔性材料为纸或柔性高分子材料。
在一种可能的实现方式中，通过柔性电路板制备工艺，将所述导电电极、所述导线形成于所述绝缘基体上。
另一方面，提供一种尿糖测试方法，所述测试方法包括：
提供上述涉及的任一种尿糖测试件以及待测尿样；
将所述尿糖测试件置于所述待测尿样中，使所述尿糖测试件的进样部浸没于所述待测尿样中；
利用与所述尿糖测试件电性耦接的电化学系统检测电流；
根据所述电流大小，获取所述待测尿样中的葡萄糖浓度。
在一种可能的实现方式中，所述将所述尿糖测试件置于所述待测尿样中，包括：
将尿液排于马桶中，得到所述待测尿样；
将所述尿糖测试件置于存有所述尿液的所述马桶中。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
本发明实施例提供的尿糖测试件，应用时，可直接将其置于待测尿样中，通过绝缘基体和配重块的作用，该尿糖测试件可悬浮于待测尿样中同时保证进样部浸没于待测尿样中，这样，待测尿样可通过进样口进入尿糖测试件，由于进样部与电极部密封层叠，由进样口进入的待测尿样可以到达电极部，待测尿样中的葡萄糖在电极部与其上的导电电极上的反应层进行氧化还原反应，产生与葡萄糖浓度相对应的电流。该电流大小可以通过与导线电性耦接的电化学系统检测得到，通过检测电流大小可获取待测尿样中的葡萄糖浓度。可见，本发明实施例提供的尿糖测试件，结构简单，且使用时避免了用吸管取尿液的步骤，操作方便，体验感好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的尿糖测试件在应用状态下的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的尿糖测试件在拆解状态下的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的不同尿糖浓度下，电流-时间关系示意图；
其中，图3中的各个曲线，自上而下分别代表基线、以及尿糖浓度分别为0.02mmol/L、0.06mmol/L、0.2mmol/L、0.4mmol/L、0.6mmol/L、0.8mmol/L、1.0mmol/L时对应的测试曲线。
图4为本发明实施例提供的同一反应时间下，尿糖浓度与电流关系示意图。其中，
附图标记分别表示：
1-绝缘基体，101-导线部，102-电极部，103-进样部，104-进样口，
2-导电电极，201-参比电极，202-对电极，203-工作电极，204-水位电极，
3-导线，4-配重块，5-分离膜。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
一方面，本发明实施例提供了一种尿糖测试件，如附图1和附图2所示，该尿糖测试件包括：可悬浮于待测尿样中的绝缘基体1，该绝缘基体1包括：导线部101、电极部102、以及与电极部102层叠的进样部103，且，进样部103上开设有进样口104。该尿糖测试件还包括：位于电极部102上的导电电极2，导电电极2上具有反应层；位于导线部101上的导线3，导线3与导电电极2电性耦接；位于绝缘基体1上的配重块4，配重块4用于使进样部103浸没于待测尿样中。
本发明实施例提供的尿糖测试件，应用时，可直接将其置于待测尿样中，通过绝缘基体1和配重块4的作用，该尿糖测试件可悬浮于待测尿样中同时保证进样部103浸没于待测尿样中，这样，待测尿样可通过进样口104进入尿糖测试件，由于进样部103与电极部102密封层叠，由进样口104进入的待测尿样可以到达电极部102，待测尿样中的葡萄糖在电极部102与其上的导电电极2上的反应层进行氧化还原反应，产生与葡萄糖浓度相对应的电流。该电流大小可以通过与导线3电性耦接的电化学系统检测得到，通过检测电流大小可获取待测尿样中的葡萄糖浓度。可见，本发明实施例提供的尿糖测试件，结构简单，且使用时避免了用吸管取尿液的步骤，操作方便，体验感好。
需要说明的是，尿液中葡萄糖浓度不同时，在特定时间内所检测得到的电流大小也对应不同，葡糖糖浓度越高，对应的电流大小越大。
通过将不同浓度的葡萄糖添加到含有等量尿液的反应缓冲液中，形成待测尿样，将待测尿样滴加至进样口104处与反应层进行反应，在给定的扫描电压，例如0.4V下，不同尿糖浓度的待测尿样所产生的电流值大小与反应时间的关系如附图3所示，可见，随着反应时间的延长，电流值逐渐增大并在一定时间后趋于稳定。并且，针对不同的尿糖浓度，在不同时间段内所测量得到的电流大小也对应不同，尿糖浓度越高，在同一时间段内测量得到的电流值越大。进一步如附图4所示，研究发现，尿糖浓度与其所对应的电流值呈线性关系。可见，通过前期测量得到尿糖浓度与电流值的关系，通过所测电流值的大小，可换算得到对应的尿糖浓度。
本发明实施例中，导线部101、电极部102以及进样部103可沿尿糖测试件的长度方向依次分布，三者可以独立设置(此时三者通过连接形成一体)，也可以一体成型，当一体成型时，能够在简化制备工艺的前提下，利于提高强度。
进样口104位于进样部103上，其与至少部分导电电极2相对，以使待测尿样顺利到达导电电极2，举例来说，进样口104可以位于进样部103的中部位置处。进样口104的结构可以为多种类型，例如圆形口、矩形口、多边形口等，其大小可以根据电极部102的实际大小来设定，例如可以为直径为5-8毫米的圆形口。
上述提及，配重块4用于使进样部103浸没于待测尿样中，具体是使进样部103和电极部102浸没于待测尿样，而导线部101并不浸入其中，所以，对配重块4的重量设置以达到上述目的为宜。配重块4可以为密度大于待测尿样密度的块状体，例如金属块、条、或者陶瓷块、条等，举例来说，配重块4可以为铁丝，其容易获得，且便于连接。为了使尿糖测试件沿竖直方向置于待测尿样中，可以使配重块4位于，例如粘接于进样部103和电极部102的折叠区域的底部。
考虑到尿液中存在很多蛋白质等大分子物质，会影响尿糖的检测精度，为了解决这个技术问题，如附图2所示，本发明实施例提供的尿糖测试件还包括：位于进样口104内的分离膜5，用于截留待测尿样中分子量大于葡萄糖分子量的物质。通过在进样口104处增设分离膜5，可以尽可能地截留蛋白质等大分子物质，而使葡萄糖和水分子透过，提高尿糖测试件的抗干扰能力。
其中，该分离膜5可以为亲水性高分子膜，通过控制膜孔径大于水分子和葡糖分子的直径，且同时小于蛋白质等干扰物质的分子直径，即可获得本发明实施例期望的分离膜5。
上述提及，进样部103叠加于电极部102上，例如可通过周缘粘接的方式叠加于电极部102上，进一步地，两者之间可以密封层叠，以防止待测尿样从非进样口区域进入，如此，当在进样口104处设置有分离膜5，通过使待测尿样仅由进样口104通过，可以达到对待测尿样有效过滤的目的。
当进样部103通过粘接方式叠加于电极部102上时，所使用的粘接材料可以为石蜡、光敏感胶以及疏水性粘结剂。
由上述可知，导电电极2上具有与葡萄糖进行氧化还原反应的反应层，其中，该反应层可包括：电子传递介体和用于氧化还原葡萄糖的氧化还原酶，在电子传递介体的存在下，利用氧化还原酶将待测尿样中的葡萄糖氧化还原，通过电化学系统检测此时所产生的氧化或还原电流，以该电流值为基础，计算得到葡萄糖的浓度。
其中，上述氧化还原酶可以是葡萄糖氧化酶或者葡萄糖脱氢酶，其可以通过将酶反应液直接滴加于导电电极2表面或者通过丝网印刷工艺形成于导电电极2表面，形成反应层。
上述电子传递介体指的是可与经前述氧化还原酶作用所产生的物质反应后，本身可由氧化状态还原成还原状态的物质。当电子介体变成还原状态时，可以藉由一外加电压施加于导电电极2上，促使电极介体由还原状态逆反应为氧化状态，此时化学反应的电流变化可由导电电极2传导至电化学系统，以进行电流大小的检测。
示例地，上述电子传递介体包括但不限于：铁氰化钾、二茂铁及其衍生物、钌的络合物、苯醌类化合物等。
为了提高尿糖检测稳定性，如附图1所示，导电电极2可包括：参比电极201、对电极202、以及具有反应层的工作电极203。其中，工作电极203与参比电极201构成电压测量回路；工作电极203与对电极202构成电流测量回路。
导电电极2采用三电极体系，由于电极体系中有电流通过，产生了溶液电压降和对电极202的极化，因此工作电极203的电位难以准确测定，通过引入参比电极201，参比电极201有着非常稳定的电位，且电流不经过参比电极201不会引起极化，从而工作电极203的电位可以由参比电极201得到，而电流由工作电极203-辅助电极回路得到，提高测量准确度。
上述三电极体系为本领域较常见的，举例来说，工作电极203可以采用碳粉和金粉混合浆料制备得到，对电极202可以采用碳粉浆料制备得到，参比电极201可以采用银和氯化银混合浆料制备得到。
进一步地，如附图1和附图2所示，导电电极2还包括：一对水位电极204，用于构成水位测量回路。在利用电化学系统测量电流之前，可以通过水位测量电极测量待测尿样是否到达电极部102，在确定到达之后，甚至是确定充满电极部102后，再进行电流测量，进一步提高测量准确度。
可以理解的是，待测尿样与水位电极204接触后，即可产生电流，通过检测是否存在该类电流，即可确定待测尿样是否到达电极部102。水位电极204可以通过导电银粉制备得到。
基于上述可知，在一种可能的示例中，如附图1所示，导电电极2包括：参比电极201、对电极202、工作电极203、以及一对水位电极204。其中，沿电极部102的宽度方向，第一水位电极204、对电极202、工作电极203、参比电极201、第二水位电极204依次间隔分布。当同时存在上述多个电极时，使每一电极电性耦接一导线3，且导线3之间彼此绝缘。针对每一电极(指的是参比电极201、对电极202、工作电极203、以及一对水位电极204)，对应电性耦接一根导线3，且保持各个导线3之间绝缘，以避免粘到待测尿样后电性导通，发生短路。
可以理解的是，以上各个导线3的接线端与电化学系统相应的接线端电性连接，其中，对电极202、工作电极203、参比电极201对应的导线3与电化学系统电性连接后，工作电极203与参比电极201构成电压测量回路；工作电极203与对电极202构成电流测量回路。而上述两个水位电极204的导线3与电化学系统电性连接后，构成用于测量水位信息的测量回路。
以上导线3与电化学系统对应的接线端电性连接，举例来说，该电性连接方式包括但不限于：粘结、插接等。此外，上述各个导线3可以采用碳粉浆料制备得到。
可以通过在各个导线3的表面上涂覆绝缘层来实现上述各个导线3之间的绝缘。
本发明实施例提供的尿糖测试件，基于其电极部102可浸没于待测尿样中，而导线部101暴露于待测尿样之上，在应用时，其可直接投放于待测尿样中，例如，当待测尿样为尿液排于马桶中所形成时，可以直接将尿糖测试件投于马桶中进行尿糖测量。考虑到待测尿样于马桶中时，其中的葡糖糖会被马桶中的冲洗水所稀释，基于此，工作电极203上还可以具有葡萄糖吸附层，通过葡萄糖吸附层，以募集葡萄糖，更加真实地反映尿糖浓度，提高测量精度。
当然，由于马桶中的冲洗水的水量在每次冲洗之前均是等量的，通过计算葡萄糖的稀释浓度，也可以获得真实的尿糖浓度。
在一种可能的示例中，葡萄糖吸附层位于反应层上，这样所募集的葡萄糖可以在反应层上直接进行氧化还原反应。
葡萄糖吸附层利用对葡萄糖有特异性吸附或募集作用的材料制备得到，举例来说，其可以为沥青基球形活性炭。
本发明实施例中，绝缘基体1可以使硬质绝缘材料，也可以是软质绝缘材料，举例来说，其材质可以为柔性材料，通过采用柔性材料制备绝缘基体1，不仅能满足悬浮于待测尿样中的目的，且便于将尿糖测试件进行卷绕或折叠，减小其体积，便于储放。示例地，该柔性材料可以为纸或柔性高分子材料。
举例来说，上述柔性高分子材料包括但不限于：聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙等。
当采用柔性高分子材料来制备绝缘基体1时，可以通过柔性电路板制备工艺，将导电电极2、导线3形成于绝缘基体1上。通过柔性电路板制备工艺，可以将导电电极2、导线3、绝缘基体1一体化构成，不仅简化制备过程，且利于提高其使用寿命和稳定性。
本发明实施例中，尿糖测试件可以为条状，沿长度方向依次是密封层叠的电极部102和进样部103，以及导线部101，导线部101的长度可以足够长，例如可以伸出至马桶外部，以便于其上的导线3与电化学系统电性耦接。
在一种可能的实现方式中，密封层叠的电极部102和进样部103的尺寸可以为10-20毫米长，10-20毫米宽，导线部101的尺寸可以为300-400毫米长，10-20毫米宽(三者等宽)。
在一种可能的实现方式中，可以将多个尿糖测试件卷绕设置，类似卷纸结构，每次取用一个即可。
另一方面，本发明实施例还提供了一种尿糖测试方法，该测试方法包括：
提供上述涉及的任一种尿糖测试件以及待测尿样。将尿糖测试件置于待测尿样中，使尿糖测试件的进样部浸没于待测尿样中。利用与尿糖测试件电性耦接的电化学系统检测电流。根据电流大小，获取待测尿样中的葡萄糖浓度。
本发明实施例提供的尿糖测试方法，使用了上述尿糖测试件，该测试方法操作简单，且避免了利用吸管吸取尿液滴加至采样口，体验感更好。
其中，当尿糖测试件置于待测尿样中后，将其导电电极通过导线与电化学系统电性耦接，进行电流测量即可。
作为一种示例，将尿糖测试件置于待测尿样中，包括：将尿液排于马桶中，得到待测尿样；将尿糖测试件置于存有尿液的马桶中。
本发明实施例通过将尿糖测试件直接置于存有尿液的马桶中，进一步简化尿糖测试件的使用步骤，且使得使用过程更加卫生，且显著减少了患者因取尿样所带来的异味感。
进一步地，可以使电化学系统与终端设备，例如手机连接，待每次完成尿糖浓度检测后，将尿糖浓度值发送至手机上，便于患者查看及存储。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种尿糖测试件，其特征在于，所述尿糖测试件包括：可悬浮于待测尿样中的绝缘基体，所述绝缘基体包括：导线部、电极部、以及与所述电极部层叠的进样部，且，所述进样部上开设有进样口；
位于所述电极部上的导电电极，所述导电电极上具有反应层；
位于所述导线部上的导线，所述导线与所述导电电极电性耦接；
位于所述绝缘基体上的配重块，所述配重块用于使所述进样部浸没于所述待测尿样中。
2.根据权利要求1所述的尿糖测试件，其特征在于，所述尿糖测试件还包括：位于所述进样口内的分离膜，用于截留所述待测尿样中分子量大于葡萄糖分子量的物质。
3.根据权利要求1所述的尿糖测试件，其特征在于，所述导电电极包括：参比电极、对电极、以及具有所述反应层的工作电极；
所述工作电极与所述参比电极构成电压测量回路；
所述工作电极与所述对电极构成电流测量回路。
4.根据权利要求3所述的尿糖测试件，其特征在于，所述导电电极还包括：一对水位电极，用于构成水位测量回路。
5.根据权利要求4所述的尿糖测试件，其特征在于，每一所述电极电性耦接一所述导线，且所述导线之间彼此绝缘。
6.根据权利要求3所述的尿糖测试件，其特征在于，所述工作电极上还具有葡萄糖吸附层。
7.根据权利要求1-6任一项所述的尿糖测试件，其特征在于，所述绝缘基体的材质为柔性材料。
8.根据权利要求7所述的尿糖测试件，其特征在于，所述柔性材料为纸或柔性高分子材料。
9.根据权利要求8所述的尿糖测试件，其特征在于，通过柔性电路板制备工艺，将所述导电电极、所述导线形成于所述绝缘基体上。
10.一种尿糖测试方法，其特征在于，所述测试方法包括：
提供权利要求1-9任一项所述的尿糖测试件以及待测尿样；
将所述尿糖测试件置于所述待测尿样中，使所述尿糖测试件的进样部浸没于所述待测尿样中；
利用与所述尿糖测试件电性耦接的电化学系统检测电流；
根据所述电流大小，获取所述待测尿样中的葡萄糖浓度。
11.根据权利要求10所述的尿糖测试方法，其特征在于，所述将所述尿糖测试件置于所述待测尿样中，包括：
将尿液排于马桶中，得到所述待测尿样；
将所述尿糖测试件置于存有所述尿液的所述马桶中。
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