一种参比电极的制备方法、参比电极、传感器电极及测试条
技术领域
本申请属于医疗器械技术领域,更具体地说,它涉及一种用于体外检测的参比电极的制备方法、参比电极、传感器电极及测试条。
背景技术
随着生活水平的提高,人民越来越关注自身的健康状况。体外诊断是检测疾病和机体功能的重要手段,可以实现重大疾病综合健康指标的检测和风险评估,与人们的身体健康息息相关。在医学临床上,它可以很快速的为医生提供患者的体液特征,帮助医生更准确快速的判断患者病情。而且,体外诊断不仅仅应用于单一的疾病检测,它还可以服务于早期疾病预防诊疗,个体化检测,健康监测等。它的采样创伤小,可接受程度高,检测快捷方便,已经逐渐由实验室集中检测发展到可以人工现场检测。
电化学生物传感器易于制造,小巧便携,可实现床边快速检测,且需样量少,准确度高,因而广泛应用于医院快速检测。电化学生物传感器最主要的识别原件为电极,其作为电化学传感器中信号转换的主要部分,化学反应后的电信号由电极传输并进行检测。比如被广泛用于血糖检测的血糖仪和血糖试纸,其电极口内藏,可避免污染,且测试精度高,使用寿命长。在正常使用的情况下不需校准。这种血糖仪的工作主要依靠电化学原理:脱氢酶或氧化酶与血液中的葡萄糖反应产生电子,利用电流读数设备记录电流值,再将电流值转化为血糖浓度。然而,现有的血糖仪仅有一个测试口,该测试口仅能实现血糖这一种项目识别和检测。而且,即使是可以测试两种项目的仪器,也是因为其具备两个测试口,分别用于识别和检测两个项目,每个测试口只能识别和检测一个项目。这种测试仪器设备繁琐,测试效率并不高效。
发明内容
电极的组成部分中,担负着识别不同的项目的是参比电极。通过改变参比电极的电阻,可以实现识别不同的项目,例如血糖、血酮、乳酸、肌酐、胆固醇、尿酸、维生素C、多巴胺等。因此,为了提高测试效率,本申请提供一种参比电极的制备方法,该方法通过改变第二银电极的长度La和/或第二碳电极的长度Lc而制备所需的参比电极。通过该方法制备参比电极,只改变参比电极中第二银电极和/或第二碳电极的长度,对于电极的形状等均无改变,所制备的参比电极可以直接应用于测试条,通过更换不同的测试条,能够实现同一仪器测试口对不同项目的自动识别。
本申请是通过以下方案实现的:
本申请提供一种用于体外检测的参比电极的制备方法,所述参比电极包括第一银电极、第二银电极、第一碳电极和第二碳电极,保持所述第一银电极和第一碳电极的长度不变,根据所述参比电极的电阻R改变所述第二银电极的长度La和/或第二碳电极的长度Lc。
本申请通过第二银电极La和第二碳电极的长度Lc的改变进而改变由其组成的参比电极的电阻。将不同的电阻值与待测项目相对应,通过参比电极电阻值的变化进而实现不同的检测项目。
在本申请的一个具体实施方式中,所述第二银电极的长度La为6-28mm。例如第二银电极的长度La为6mm,10mm,12mm,14mm,15mm,16nn,18mm,20mm,22mm,24mm,25mm,26mm或28mm。
在本申请的一个具体实施方式中,所述第二银电极的长度La为10mm,15mm,20mm,25mm或28mm。
在本申请的一个具体实施方式中,所述第二银电极的长度La为6mm,10mm,或15mm。
在本申请的一个具体实施方式中,所述第二碳电极的长度Lc为6-30mm。例如,所述第二碳电极的长度Lc为6mm,8mm,10mm,12mm,14mm,15mm,16mm,18mm,20mm,22mm,24mm,25mm,26mm,28mm或30mm。
在本申请一个具体实施方式中,所述第二碳电极的长度Lc为6mm,8mm,10mm,12mm,14mm,18mm,22mm或28mm。
在本申请一个具体实施方式中,所述第二碳电极的长度Lc为10mm,12mm,14mm,16mm,18mm,20mm,26mm或30mm。
在本申请的一个具体实施方式中,所有电极的宽度为5mm,厚度为10mm。
在本申请的一个具体实施方式中,当第二碳电极的长度Lc为28mm时,参比电极电阻R与第二银电极的长度La的关系为:R1 = -292.97×La + 8449.8,R² = 0.9951。
在本申请的一个具体实施方式中,当第二银电极的长度La为6mm时,参比电极电阻R与第二碳电极的长度Lc的关系为:R2 = 278.58×Lc - 1423.1,R² = 0.9999。
在本申请的一个具体实施方式中,所述参比电极的电阻R与第二银电极的长度La、第二碳电极的长度Lc的关系通过LINEST函数进行多元回归分析处理。
在本申请的一个具体实施方式中,所述多元回归分析得到的回归方程为R=n×Lc+o×La+p,其中n,o,p分别为系数,Lc-La≥3。
在本申请的一个具体实施方式中,所有电极的宽度为5mm,厚度为10µm,所述回归公式为R=290.85Lc-276.42La+17.77,其中Lc-La≥3。
本申请另一方面提供一种参比电极,所述参比电极通过上述制备方法制备而得。
本申请另一方面提供一种传感器电极,所述传感器电极包括上述所述的参比电极。
在本申请的一个具体实施方式中,所述传感器电极制作基板选自聚对苯二甲酸乙二酯,聚乙烯或聚四氟乙烯。
在本申请的一个具体实施方式中,所述传感器电极采用丝网印刷工艺制作。
在本申请的一个具体实施方式中,所述丝网印刷工艺制作的条件为:浆料的粘度为5000-18000mPa·s,电极烘干温度为60-120℃,烘干时间为5-12min。
本申请又一方面提供一种测试条,所述测试条包括上述所述的参比电极或上述所述的传感器电极。
本申请提供的参比电极至少具有以下有益效果之一:
本申请提供的参比电极的制备方法,其通过调整电极的长度改变电极的电阻,将不同阻值区间的电极分别对应不同的检测项目,进而制备出用于检测不同检测项目的参比电极,将其应用于测试条,实现同一仪器测试口对不同项目的自动识别。
附图说明
图1为本申请实施例中提供的传感器电极的结构示意图。
图2为本申请实施例中提供的参比电极拆分后的银电极的结构示意图。
图3为本申请实施例中提供的参比电极拆分后的碳电极的结构示意图。
图4为本申请实施例中提供的不同银电极的结构示意图。
图5为本申请实施例中提供的不同银电极与相同碳电极组合的结构示意图。
图6为本申请实施例中提供的参比电极电阻与银电极长度之间的线性关系图。
图7为本申请实施例中提供的部分不同碳电极的结构示意图。
图8为本申请实施例中提供的部分不同碳电极与相同银电极组合的结构示意图。
图9为本申请实施例中提供的参比电极电阻与碳电极长度之间的线性关系图。
图10为本申请实施例中提供的不同银电极、不同碳电极组合形成的部分参比电极的结构示意图。
图11为本申请实施例中提供的参比电极的电阻的实际值与拟合值之间的相对偏差图。
图12为本申请实施例中提供的参比电极的电阻的实际值与拟合值的散点图。
具体实施方式
除非另有定义,本申请中使用的所有技术和科学术语具有与本申请所述技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
下面将结合本申请实施例,对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本申请以下实施例中,所有电极的宽度为5mm,厚度为10µm。由于本申请中第一银电极和第一碳电极的长度保持不变,因此以下所述的“银电极的长度”也即等同于“第二银电极的长度”;所述的“碳电极的长度”也即等同于“第二碳电极的长度”。
实施例1 传感器电极
如图1所示,本申请实施例中的传感器电极包括参比电极A和工作电极B。如图2和图3所示,参比电极A包括第一银电极1,第二银电极2,第一碳电极3和第一碳电极4,第一银电极1和第一碳电极3的长度保持不变,通过只改变第二银电极2的长度,或者只改变第二碳电极4的长度,或者同时改变第二银电极2和第二碳电极4的长度改变参比电极A的电阻。将不同的检测项目与参比电极的不同的电阻值区间相对应,从而通过参比电极自动识别不同的检测项目。
本申请采用丝网印刷工艺制备传感器电极。传感器电极的基板可以采用聚对苯二甲酸乙二酯(PET),聚乙烯(PE)或聚四氟乙烯(PTFE)等柔性材料,丝网印刷的浆料的粘度为5000-18000mPa·s;电极烘干温度为60-120℃,烘干时间为5-12min。在该工艺条件下所制备的传感器电极图案清晰,边缘整齐,而且电极不易脱落。由于丝网印刷电极技术成熟,重复度高,可实现大批量生产。
实施例2 参比电极的电阻与第二银电极的长度之间的关系
本实施例中固定第二碳电极4的长度,实验参比电极的电阻Ra与第二银电极2的长度La之间的关系。第二碳电极4的长度Lc在6-30mm均可,以下以第二碳电极4的长度Lc为28mm为例进行说明。
图4所示为不同银电极的结构示意图。图5所示为不同银电极与相同碳电极组合形成的不同参比电极。其中第二银电极的长度La以及所形成的参比电极的电阻Ra如表1所示。
表1 不同银电极与相同碳电极的组合
分析表1中银电极长度La和参比电极电阻Ra,可得图6。参比电极电阻Ra和银电极长度La存在线性关系:Ra = -292.97×La + 8449.8,R² = 0.9951。可见,本实施例中,当第二碳电极的长度Lc为28mm时,第二银电极的长度La分别为10mm,15mm,20mm,25mm或28mm时,所组合形成的参比电极的电阻值的极差小于相邻阻值间差值,可分别应用于五种项目识别。例如,当La为10mm时所组成的参比电极用于血酮的检测;当La为15mm时所组成的参比电极用于乳酸的检测;当La为20mm时所组成的参比电极用于肌酐的检测;当La为25mm时所组成的参比电极用于胆固醇的检测;当La为28mm时所组成的参比电极用于血糖的检测。以上参比电极的电阻Ra与血酮、乳酸等检测项目并非一一对应,可以根据需要自行设定。
实施例3 参比电极的电阻与第二碳电极的长度Lc的关系
本实施例中固定第二银电极2的长度,实验参比电极的电阻Rc与第二碳电极4的长度Lc之间的关系。第二银电极2的长度La在6-28mm均可,以下以第二银电极2的长度La为6mm为例进行说明。
图7所示为部分不同碳电极的结构示意图。图8所示为部分不同碳电极与相同银电极组合形成的不同参比电极。其中第二碳电极的长度Lc以及所形成的参比电极的电阻Rc如表2所示。
表2 不同碳电极与相同银电极的组合
分析表2中碳电极长度Lc和参比电极电阻Rc,可得图9。参比电极电阻Rc和碳电极长度Lc存在线性关系:Rc = 278.58×Lc - 1423.1,R² = 0.9999。可见,本实施例中,当第二银电极的长度La为6mm时,第二碳电极的长度Lc分别为6mm,8mm,10mm,12mm,14mm,22mm或28mm时,所组合形成的参比电极中,相邻电极间的电阻差值大于电阻值的极差值,可分别应用于八种项目识别。例如,当Lc为6mm时所组成的参比电极用于血糖的检测;当Lc为8mm时所组成的参比电极用于血酮的检测;当Lc为10mm时所组成的参比电极用于乳酸的检测;当Lc为12mm时所组成的参比电极用于肌酐的检测;当Lc为14mm时所组成的参比电极用于胆固醇的检测;当Lc为18mm时所组成的参比电极用于尿酸的检测;当Lc为22mm时所组成的参比电极用于维生素C的检测;当Lc为28mm时所组成的参比电极用于多巴胺的检测。以上参比电极的电阻Rc与血酮、乳酸等检测项目并非一一对应,可以根据需要自行设定。
实施例4 参比电极的电阻与银电极、碳电极的关系
基于实施例2和实施3的经验,本申请的发明人探索了参比电极的电阻R与银电极的长度La、碳电极的长度Lc的关系。不同的银电极长度La、不同的碳电极的长度Lc的选择以及所组合形成的参比电极的电阻值R见表3所示。不同的银电极、不同的碳电极组合形成的部分参比电极如图10所示。
表3 不同银电极与不同碳电极组合
根据表3可知,本实施例中选择的10种组合方式形成的参比电极,相邻电极间的电阻差值大于电阻值的极差值,可分别应用于十种项目识别,例如血糖、血酮、乳酸、肌酐、胆固醇、尿酸、维生素C、多巴胺等。
本申请的发明人利用LINEST函数对表3中的数据进行多元回归分析,得到的线性回归方程为R=290.85Lc-276.42La+17.77,其中,Lc-La≥3 mm,并检验该公式。
将利用上述公式计算出的拟合电阻值与实际测试得到的电阻值进行比较检验,其实验结果如表4所示。
表4 拟合电阻值与实际电阻值的比较
从表4和图11可知,拟合电阻值和实际电阻值的相对偏差较小,均在5%之内;从图12可以看出电阻实际值和拟合值的线性趋势基本一致,表明本实施例中拟合的线性回归方程较为准确。据此,在设计项目测定所需电极时,可以预期模拟出项目测定所需的电阻阻值范围,然后利用上述公式计算得出所需银电极和碳电极的长度,从而组合出所需电极,极大简化设计过程,提高生产效率。
综上,本申请提供的参比电极的制备方法,只需根据测试项目调整碳电极或银电极的长度即可,无需更改加工的工艺,而且利用同一仪器测试口测试不同项目时,只需更换相对应的参比电极即可。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。