CN110146568A - 一种多参数电化学检测电极片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种操作方便、能够防止待测液受污染，并且结构紧凑的多参数电化学检测电极片。该电极片，包括基板、参比电极和多个工作电极，每个工作电极具有各自的虹吸流道，电极片还包括吸液管，吸液管与基板固定连接，吸液管与多个虹吸流道连通。待测液被吸入至吸液管、再通过虹吸流道被导流至参比电极和各个工作电极。虹吸流道具有虹吸口，虹吸口位于基板的长边侧，吸液管固定连接于所述基板长边侧，吸液管通过虹吸口与多个虹吸流道连通。
Description
技术领域
本发明涉及电化学检测领域，具体地涉及一种多参数电化学检测电极片。
背景技术
下面的背景技术用于帮助读者理解本发明，而不能被认为是现有技术。
以电化学生物传感器为原理的丝网印刷电极在即时检测（POCT）领域应用广泛。生理液体，如血液、尿液、汗液、唾液中含有很多临床实验室感兴趣的检测参数。例如血液中的葡萄糖、胆固醇、糖化血红蛋白、血酮，尿液中的尿酸，汗液中的乳酸等。电极的检测原理是将目标分析物所对应的酶修饰到工作电极上，通过检测目标分析物的酶促反应电流实现对目标分析物的快速定量分析。
为了实现多参数的同时检测，中国专利申请CN103048462A公开了一种基于电极阵列的多参数电化学免疫传感器，该多参数电化学免疫传感器具有检测电极阵列，每个检测电极具有配套的对电极和参比电极，利用多套检测电极、对电极和参比电极来对多个肿瘤标志物的含量进行检测。检测时，将传感器电极置于待测液中进行免疫反应。该专利申请的缺点在于：1、需要收集较多的待测液才能将所有的电极浸润；2、待测液导电，在检测过程中各检测电极之间的电信号容易通过待测液传导而相互干扰，影响检测的精确度；3、结构不够紧凑，在需要检测参数增加时，必须加宽电极片的尺寸、以容纳更多的检测电极。在其他的现有技术中，在进行多参数检测时，取样后、需要利用滴管或其他移液装置将样品滴加在加样口，待测液从加样口被分流至各个工作电极、产生电信号。取样、转移、加样的整个过程繁琐，而且在转移过程中，待测液容易受到污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作方便、能够防止待测液受污染，并且结构紧凑的多参数电化学检测电极片。
一种多参数电化学检测电极片，包括基板、参比电极和多个工作电极，其特征在于：每个工作电极具有各自的虹吸流道，所述电极片还包括吸液管，吸液管与基板固定连接，吸液管与多个虹吸流道连通。待测液被吸入至吸液管、再通过虹吸流道被导流至参比电极和各个工作电极。
进一步，虹吸流道具有虹吸口，虹吸口位于基板的长边侧，吸液管固定连接于所述基板长边侧，吸液管通过虹吸口与多个虹吸流道连通。优选的，吸液管的轴线垂直于虹吸流道的轴线。
进一步，吸液管是毛细管，吸液管内表面涂有亲水薄膜。优选的，吸液管具有用于吸入待测液至吸液管内的吸嘴，吸嘴位于吸液管的一端，吸液管的另一端内设吸水棉。优选的，吸嘴与基板一端齐平，或者，吸嘴凸出于基板。
进一步，虹吸流道内设有多个隔板，隔板将虹吸流道分隔成多个子流道。优选的，子流道与虹吸流道的轴线平行。
进一步，多个虹吸流道共同连接一个参比电极。也就是说，多个工作电极共用一个参比电极。优选的，参比电极贯穿所有的虹吸流道，参比电极与虹吸流道的轴线垂直。
进一步，参比电极相对工作电极靠近虹吸口。
进一步，工作电极具有与虹吸流道的连接处，多个工作电极的连接处与对应的虹吸口之间的距离相等。
进一步，虹吸流道内设有用于待测液流经时、发出电信号的压力传感器和用于接收电信号时、闪烁的信号灯，压力传感器相对工作电极远离虹吸口，信号灯与压力传感器电连接。当待测液通过流入虹吸流道，流经工作电极、到达压力传感器时，压力传感器产生电信号，并将电信号传送至信号灯，信号灯接收到电信号之后闪烁，提示待测液已经与工作电极接触。
进一步，每个工作电极修饰有用于检测目标分析物的生物化学试剂，多个工作电极修饰有相同的生物化学试剂，或者，多个工作电极修饰不同的生物化学试剂。多个工作电极修饰不同的生物化学试剂可以是，每个工作电极都修饰有不同的生物化学试剂，工作电极的数量大于或等于生物化学试剂的种类数相等。
进一步，生物化学试剂是葡萄糖氧化酶、变旋酶、葡萄糖脱氢酶、乳酸氧化酶、尿酸氧化酶、胆固醇氧化酶、磷脂酶、氨基酸酶、辣根过氧化物酶或β-羟丁酸脱氢酶。
本发明的有益效果：
1、吸液管直接吸取待测液，并通过虹吸流道将待测液导流至工作电极，节省取样、转移、滴样的步骤，操作更加便捷，并且防止待测液在转移过程中受到污染；吸液管是毛细管，少量的待测液即可在吸液管中形成毛细作用、使其被导流至工作电极，使待测液得到充分利用。
2、每个工作电极具有各自的虹吸流道，在同时检测多个参数时，各个工作电极上产生的电信号不会相互干扰，提高检测的准确度。
3、虹吸流道内设有压力传感器和信号灯，用于提示待测液是否流经工作电极，避免虹吸流道或吸液管堵塞引起的检测误差。
4、虹吸流道内设多个平行的子流道，可以加快待测液通过虹吸流道流至工作电极的速度。
5、多个虹吸口均位于基板的同一个长边侧，基板长边侧尺寸较大，能够在基板维持原有尺寸的同时、增加工作电极和虹吸流道数量，使结构更加紧凑，节省空间、节约材料。
6、由于虹吸流道与同一个参比电极连接，也就是多个工作电极共用一个参比电极，节约材料；另外，参比电极相对工作电极靠近虹吸口，使待测液首先通过参比电极再流向各个工作电极，避免各个工作电极上的酶促反应对参比电极的电势产生影响，提高检测准确度。
附图说明
图1是本发明一个实施例中多参数电化学检测电极片的外观示意图。
图2是本发明一个实施例中电极层的示意图。
图3是本发明一个实施例中导流层的示意图。
图4是本发明一个实施例中盖板的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。
一种多参数电化学检测电极片，如图1所示，包括基板、参比电极104和多个工作电极101、工作电极102和工作电极103，每个工作电极具有各自的虹吸流道301，所述电极片还包括吸液管2，吸液管2与基板固定连接，吸液管2与多个虹吸流道301连通。待测液被吸入至吸液管、再通过虹吸流道被导流至参比电极和各个工作电极。吸液管可以由塑料、玻璃、金属或合金制成。如图2和图3所示，基板包括相互叠接的电极层1和导流层3，参比电极104和工作电极101、工作电极102和工作电极103均设于电极层1；导流层3设有槽口，槽口与电极层1共同形成虹吸流道。如图4所示，电极片还包括盖板4，导流层3位于盖板4和电极层1之间。盖板4位于导流层3上表面、电极层1位于导流层3下表面。
如图1所示，虹吸流道301具有虹吸口3011，虹吸口3011位于基板的长边侧，吸液管2固定连接于所述基板长边侧，吸液管2通过虹吸口3011与多个虹吸流道301连通。吸液管2的轴线垂直于虹吸流道301的轴线。基板的长边侧尺寸更大，可以容纳更多的虹吸流道，可以在保证电极片原有尺寸的情况下、增加工作电极和虹吸流道的数量。
吸液管是毛细管，吸液管内表面涂有亲水薄膜。如图1所示，吸液管2具有用于吸入待测液至吸液管内的吸嘴201，吸嘴201位于吸液管的一端，吸液管的另一端内设吸水棉202。吸水棉防止血液过多、从吸液管的另一端溢出。吸液管两端与基板长边侧两端齐平。吸嘴与基板一端齐平。
在一些实施例中，吸嘴可以凸出于基板。
电化学检测电极片常用于检测血液或尿液中目标分析物的含量。以检测血液为例，用刺破器刺破皮肤、挤出血滴后，将吸液管的吸嘴对准血滴，血滴在毛细作用下被导流至吸液管内。当血液流经各个虹吸口时，被虹吸流道导流至参比电极和工作电极。需要多少血液用于检测，就挤出多少血，避免取出多余的血液造成浪费，而且还无需对血液进行转移，防止血液受到污染，提高检测准确度。
在一些实施例中，虹吸流道内设有多个隔板，隔板将虹吸流道分隔成多个子流道。子流道与虹吸流道的轴线平行。如图3所示，隔板303可以是导流层3的一部分，隔板位于导流层槽口内、与槽口轴线垂直，隔板使槽口呈梳齿状。在一些实施例中，隔板的一侧与电极层固定连接，隔板的另一侧与虹吸流道上端面齐平。虹吸流道上端面指的是虹吸流道朝向盖板的一面。当需要工作电极与待测液有较大的接触面积、以增大电信号时，需要增加虹吸流道的横向尺寸，此时会降低待测液在虹吸流道的流速，子流道的设置可以加快待测液在虹吸流道的流速。另外，虹吸流道上盖有盖板，隔板可以防止盖板在外力作用下下凹、与虹吸流道底面贴合，造成虹吸流道的堵塞。
在本实施例中，所有虹吸流道共用一个盖板，盖板背面设有亲水薄膜。盖板背面指的是盖板盖在基板上时朝向虹吸流道的一面。在一些实施例中，盖板可以有多个，每个虹吸流道具有各自的盖板。
如图1所示，多个虹吸流道301共同连接一个参比电极104。也就是说，多个工作电极共用一个参比电极。参比电极104贯穿所有的虹吸流道301，参比电极104与虹吸流道301的轴线垂直。参比电极104相对工作电极101、工作电极102和工作电极103靠近虹吸口3011。在每个虹吸流道中，待测液依次被引流至参比电极和工作电极。
工作电极与虹吸流道301具有连接处，多个工作电极的连接处与对应的虹吸口301之间的距离相等。如图1和图2所示，工作电极包括依次连接的第一段、第二段和第三段，第一段和第三段平行，第二段与第一段、第三段垂直，第三段与虹吸流道具有连接处，第三段与虹吸流道的轴线垂直。每个工作电极具有对应的工作电极端子105，工作电极端子105用于连接电化学工作站，电化学工作站用于检测工作电极的电信号。吸液管的吸嘴背对工作电极端子，工作电极端子105位于基板的一端，吸液管的吸嘴201与基板的另一端齐平。
虹吸流道301内设有用于待测液流经时、发出电信号的压力传感器3021和用于电信号时、闪烁的信号灯3022，压力传感器3021相对工作电极远离虹吸口3011，信号灯3022与压力传感器3021电连接。当待测液通过流入虹吸流道，流经工作电极、到达压力传感器时，压力传感器产生电信号，并将电信号传送至信号灯，信号灯接收到电信号之后闪烁，提示待测液已经与工作电极接触。
每个工作电极修饰有用于检测目标分析物的生物化学试剂，多个工作电极修饰有相同的生物化学试剂，或者，多个工作电极修饰不同的生物化学试剂。生物化学试剂是葡萄糖氧化酶、变旋酶、葡萄糖脱氢酶、乳酸氧化酶、尿酸氧化酶、胆固醇氧化酶、磷脂酶、氨基酸酶、辣根过氧化物酶或β-羟丁酸脱氢酶。
多个工作电极修饰有相同的生物化学试剂时，可以用于验证检测结果的准确性。例如，工作电极101、工作电极102和工作电极103上均修饰用于检测血液中葡萄糖含量的葡萄糖氧化酶，电化学工作站检测到工作电极101的电流为I1、工作电极102的电流为I2、工作电极102的电流为I3，计算电流差的绝对值∆I1=|I1-I2|、∆I2=|I1-I3|、∆I3=|I2-I3|。∆I1、∆I2和∆I3代表着检测结果的正确性，其值越小，检测结果准确性越高。通过电流I1、I2和I3可以对应计算出检测样品中葡萄糖的浓度。
多个工作电极修饰不同的生物化学试剂可以是，每个工作电极都修饰有不同的生物化学试剂，工作电极的数量大于或等于生物化学试剂的种类数。工作电极的数量等于生物化学试剂的种类数，每个工作电极可用于检测一种物质，有多少个工作电极就可以检测多少种物质。例如，工作电极101、工作电极102和工作电极103上分别修饰葡萄糖氧化酶、尿酸氧化酶和乳酸氧化酶，电化学工作站检测到工作电极101的电流为I4、工作电极102的电流为I5、工作电极102的电流为I6，通过I4、I5与I6的值可以分别计算出检测样品中葡萄糖的浓度、尿酸的浓度和乳酸的浓度。
在一些实施例中，工作电极的数量大于生物化学试剂的种类数。例如，一共有6个工作电极，工作电极A1、A2上修饰葡萄糖氧化酶，用于检测待测液中的葡萄糖含量，B1、B2、B3上修饰尿酸氧化酶，用于检测待测液中的尿酸含量，C1上修饰乳酸氧化酶，用于检测待测液中乳酸含量。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (10)
1.一种多参数电化学检测电极片，包括基板、参比电极和多个工作电极，其特征在于：每个工作电极具有各自的虹吸流道，所述电极片还包括吸液管，吸液管与基板固定连接，吸液管与多个虹吸流道连通。
2.如权利要求1所述的多参数电化学检测电极片，其特征在于：虹吸流道具有虹吸口，虹吸口位于基板的长边侧，吸液管固定连接于所述基板长边侧，吸液管通过虹吸口与多个虹吸流道连通。
3.如权利要求2所述的多参数电化学检测电极片，其特征在于：吸液管是毛细管，吸液管内表面涂有亲水薄膜。
4.如权利要求3所述的多参数电化学检测电极片，其特征在于：吸液管具有用于吸入待测液至吸液管内的吸嘴，吸嘴位于吸液管的一端，吸液管的另一端内设吸水棉。
5.如权利要求4所述的多参数电化学检测电极片，其特征在于：虹吸流道内设有多个隔板，隔板将虹吸流道分隔成多个子流道，子流道与虹吸流道的轴线平行。
6.如权利要求5所述的多参数电化学检测电极片，其特征在于：多个虹吸流道共同连接一个参比电极；参比电极相对工作电极靠近虹吸口。
7.如权利要求6所述的多参数电化学检测电极片，其特征在于：工作电极具有与虹吸流道的连接处，多个工作电极的连接处与对应的虹吸口之间的距离相等。
8.如权利要求7所述的多参数电化学检测电极片，其特征在于：虹吸流道内设有用于待测液流经时、发出电信号的压力传感器和用于接收电信号时、闪烁的信号灯，压力传感器相对工作电极远离虹吸口，信号灯与压力传感器电连接。
9.如权利要求1~8任一项所述的多参数电化学检测电极片，其特征在于：每个工作电极修饰有用于检测目标分析物的生物化学试剂，多个工作电极修饰有相同的生物化学试剂，或者，多个工作电极修饰不同的生物化学试剂。
10.如权利要求9所述的多参数电化学检测电极片，其特征在于：生物化学试剂是葡萄糖氧化酶、变旋酶、葡萄糖脱氢酶、乳酸氧化酶、尿酸氧化酶、胆固醇氧化酶、磷脂酶、氨基酸酶、辣根过氧化物酶或β-羟丁酸脱氢酶。
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