CN113155926A - 一种检测唾液中尿酸水平的生物传感系统及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测唾液中尿酸水平的生物传感系统及其应用。该生物传感系统由：唾液采集容器、生物传感器、印刷电路板和终端设备组成。本发明中的生物传感系统集抽滤，保温功能一体化，降低了检测难度，提高了检测速度，检测结果准确。运用该系统，唾液的采集、处理和检测过程在几分钟内就可以全部完成，而且该系统对于唾液样品的处理达到了与离心相接近的效果，且能在极端低温下补偿一定的假性测试偏差。此外，该系统不需要与口腔接触，因此保证了应用中的生物安全性。
Description
技术领域
本发明涉及生物传感器领域，具体涉及一种检测唾液中尿酸水平的生物传感系统及其应用。
背景技术
唾液是一种复杂的混合液体，其主要成分包括蛋白质、尿素、尿酸、微生物、酶以及多种电解质。唾液是最容易获得的人体外分泌液之一，健康人平均每天通过唾液腺分泌1-1.5L唾液，相关技术表明，唾液中的许多标志物水平与血液中对应的物质水平具有强相关性，因此，唾液可作为一种“体外血液”进行检测。
尿酸是唾液中含量最丰富的抗氧化化合物，也是人体内嘌呤代谢的最终产物。研究表明，唾液中的尿酸水平可作为多种疾病的诊断指标，包括痛风、高尿酸血症、莱希-尼汉综合征、高血压、代谢综合征等。但唾液中丰富的蛋白、细菌和细胞，以及唾液中的低尿酸水平(在高尿酸血症患者唾液中尿酸水平一般不超过1mmoL/L)均会使检测结果出现偏差，并最终导致误诊。此外，潜在的牙龈出血、食物或饮料残渣也可能会导致产生错误的检测结果。而且，这些检测装置也往往受制于如温度等环境情况，不能准确的得到检测结果。
因此，开发一种适用性强、检测结果准确，且可以用于唾液中尿酸水平的生物传感系统具有重要意义。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种检测唾液中尿酸水平的生物传感系统及其应用，该生物传感系统由：唾液采集容器、生物传感器、印刷电路板和终端设备组成。本发明中的生物传感系统集抽滤，保温功能一体化，采用抽滤取代传统方法中的离心，降低了检测难度，提高了检测速度，检测结果准确。运用该系统，唾液的采集、处理和检测过程在几分钟内就可以全部完成，而且该系统对于唾液样品的处理达到了与离心相接近的效果，且能在极端低温下补偿一定的假性测试偏差。此外，该系统不需要与口腔接触，因此保证了应用中的生物安全性。考虑到其便携性，低成本和高精确度，该系统在唾液分析与疾病诊断方面有巨大的应用潜力。
本发明的第一个方面，提供一种生物传感器，该生物传感器由：
含有电绝缘材料的基片；
置于基片上第一位置的第一电极，所述第一电极表面含有用于检测尿酸的活性物质；和
置于基片上第二位置的第二电极；和
置于基片上第三位置的第三电极组成，所述第三电极用以规定相对于所述第一电极的零电势；
所述第一电极、第二电极和第三电极之间通过绝缘区域相互分开。
根据本发明的第一个方面，在本发明的一些实施方式中，所述第一电极、第二电极和第三电极的制备原料均为碳。第一电极表面的用于检测尿酸的活性物质与样品中的尿酸反应，产生过氧化氢，并在高工作电位(0.5V以上)由第一电极表面的导电物质还原过氧化氢，并与第二电极组成回路，产生电流信号。
根据本发明的第一个方面，在本发明的一些实施方式中，所述用于检测尿酸的活性物质为尿酸氧化酶、小牛血清和戊二醛的混合溶液。
尿酸氧化酶、小牛血清和戊二醛的混合溶液可以与唾液中的尿酸发生反应，以产生响应信号。
在本发明的一些优选实施方式中，所述混合溶液中尿酸氧化酶、小牛血清和戊二醛的浓度比为(2～3)：(2～3)：(1～2)。
在本发明的一些更优选实施方式中，所述混合溶液中尿酸氧化酶、小牛血清和戊二醛的浓度分别为30mg/mL、30mg/mL和15mg/mL。
根据本发明的第一个方面，在本发明的一些实施方式中，所述含有电绝缘材料的基片上还包括一个或多个接口，以用于连接唾液采集容器、印刷电路板(PCB)等其他设备。
本发明的第二个方面，提供本发明第一个方面所述生物传感器的制备方法，包括如下步骤：
在含有电绝缘材料的基片上设置第一电极(工作电极)、第二电极(对电极)和第三电极(参比电极)，通过绝缘区域将所述第一电极、第二电极和第三电极相互分开，在所述第一电极表面依次喷涂铬层和金层，在所述第三电极表面喷涂银层，并在所述银层表面上滴加氯化铁处理，在所述第一电极表面的金层上喷涂用于检测尿酸的活性物质，干燥，即得所述生物传感器。
根据本发明的第二个方面，在本发明的一些实施方式中，所述铬层的厚度为15～25nm，所述金层的厚度为55～65nm。
在本发明的一些优选实施方式中，所述铬层的厚度为20nm，所述金层的厚度为60nm。
所述铬层和金层的喷涂方式包括但不限于磁控溅射，喷涂铬层和金层的目的在于增加导电性，提高检测准确度。
根据本发明的第二个方面，第三电极(参比电极)的制备方法具体为：在所述第三电极表面喷涂厚度为100～200nm的银层，并在所述银层表面上滴加1M氯化铁溶液，维持一分钟后用除去银层表面的液体。根据本发明的第二个方面，在本发明的一些实施方式中，所述含有电绝缘材料的基片上还包括一个或多个接口，以用于连接唾液采集容器、印刷电路板(PCB)等其他设备。
本发明的第三个方面，提供一种检测唾液中尿酸水平的生物传感系统，该生物传感系统由：
唾液采集容器，所述唾液采集容器包括抽滤装置和保温层；
本发明第一个方面所述的生物传感器，所述生物传感器通过接口与唾液采集容器和印刷电路板连接；
印刷电路板，所述印刷电路板包括微控制器和附属电路，所述附属电路收集生物传感器产生的电流信号，通过所述微控制器发送至终端设备中；
终端设备组成。
根据本发明的第三个方面，在本发明的一些实施方式中，所述终端设备包括手机及其中的APP客户端。
当然，本领域技术人员可以根据实际使用需求，合理选择其他的终端设备，包括但不限于计算机、平板电脑。
根据本发明的第三个方面，在本发明的一些实施方式中，所述唾液采集容器中的抽滤装置包括微孔滤膜和真空泵。
传统方法中，使用离心作为富集或纯化唾液的分离方式，但实施这一方法的必要条件是需要离心设备，这无疑破坏了尿酸传感器系统的便携性。此外，离心设备的成本通常较高，不利于尿酸传感器的广泛普及使用。利用抽滤装置对唾液实施纯化是另一种值得考虑的策略。简单的抽滤装置虽然可以通过手动真空泵来获得真空环境，但无法避免极端温度的影响，因此，结合保温层构建的抽滤装置可以作为实现在复杂环境下替代离心对于唾液样品的处理效果的最佳工具，从而实现低成本的简单易行的尿酸快速检测。
在本发明的一些优选实施方式中，所述微孔滤膜的孔径为220μm。
在本发明的一些优选实施方式中，所述唾液采集容器上方具有肉眼可见的微型多孔结构，且在多孔结构旁留有可被尿酸传感器插入的接口，接口与微型多孔结构相互之间不影响，即微型多孔结构与多孔滤膜在唾液的作用下完全贴附配合后，尿酸传感器接口也与尿酸传感器完全贴附配合，并用PDMS封装，容器内部完全密闭，从而保证抽真空的效果。所述微型多孔结构需与微孔滤膜贴附配合使用，微孔滤膜的孔径越大，过滤效果越差，但过滤速度越快，反之，过滤效果越好，但过滤速度越慢。
根据本发明的第三个方面，在本发明的一些实施方式中，所述保温层包括外置保温层和/或内置保温层。
基于尿酸氧化酶制造的尿酸传感器，其活性对于温度等环境因素非常敏感。尽管人体口腔内部通常是恒温的，但是在某些寒冷的环境下，采集后的唾液的温度在短时间内急剧下降，极有可能造成尿酸检测结果偏低。
在本发明的一些优选实施方式中，保温层为内置保温层，所述内置保温层为在唾液采集容器侧壁设置的中空腔体，并注入温度调控液体。
在本发明的一些更优选实施方式中，所述温度调控液体包括但不限于热水，所述热水泛指37～40℃的水。
根据本发明的第三个方面，在本发明的一些实施方式中，所述唾液采集容器可由不同的树脂材料经3D打印制造。
根据本发明的第三个方面，在本发明的一些实施方式中，所述生物传感系统采用输出电压为3.7V的商用锂电池供电，以保证其便携性。
本发明的第四个方面，提供本发明第三个方面所述生物传感系统的使用方法，包括如下步骤：
通过接口连接唾液采集容器、生物传感系统和印刷电路板；
在唾液采集容器侧壁腔体内注满热水，将真空泵接入唾液采集容器，放入样品，开启真空泵；
打开终端设备中的APP客户端，与印刷电路板进行无线连接，开启测试，获得检测结果。
在本发明的一些优选实施方式中，所述生物传感系统的使用方法具体为：使用时，将尿酸传感器通过专用接口与PCB连接，随后插入唾液采集容器上方的预置孔中。在唾液采集容器的侧壁腔体内注入37～40℃的水，并将唾液采集容器的抽气孔与小型手动真空泵连接。将微孔滤膜放置在唾液采集容器上方的孔阵列上。当唾液滴加在微孔滤膜上时，运转真空泵，使微孔滤膜与唾液采集容器完全紧贴，以对唾液进行真空抽滤。唾液过滤完成后，使用APP客户端与PCB连接(通过蓝牙连接或其他连接手段)，启动尿酸传感器的检测程序，尿酸传感器检测运行150s，最终获取的数据为最后10s的平均值。
本发明的第五个方面，提供本发明第一个方面所述生物传感器或本发明第三个方面所述生物传感系统在尿酸测定中的应用。
根据本发明的第五个方面，在本发明的一些实施方式中，所述尿酸测定的样品为唾液。
本发明的有益效果是：
1.本发明中的便携式生物传感系统可在不同温度的环境中快速、准确地检测唾液实际尿酸水平，其包括的唾液采集容器巧妙的夹层结构使得侧壁腔体可以充满水介质以维持一定的温度，又保留了抽真空的便利性；用于收集抽滤后唾液的内部容器直径较小，有利于在唾液采集量较小情况下检测；唾液采集容器与小型印刷电路板相结合，通过蓝牙将数据传输至手机，实现便携式检测。
2.本发明中的尿酸生物传感器相比市售常规传感器，显示出高选择性、高灵敏性和稳定性，其测试的唾液尿酸水平更接近真实值，具有与利用离心设备离心后的检测值相媲美的准确性。
3.本发明中的尿酸生物传感器相比市售常规传感器，适用性更广，在低温环境下具有对唾液进行保温进而补偿由低温导致的检测值假性偏低的优势。
附图说明
图1为本发明实施例中的尿酸传感器的制备示意图；
图2为本发明实施例中的尿酸传感器的实物照片；
图3为本发明实施例中的便携式生物传感系统的结构原理图(A)及应用场景图(B)；
图4为本发明实施例中的便携式生物传感系统中的唾液采集容器的示意图；
图5为本发明实施例中的便携式生物传感系统中的印刷电路板的实物照片；
图6为本发明实施例中的便携式生物传感系统中的印刷电路板的输出结果；
图7为本发明实施例中的便携式生物传感系统中的APP客户端不同界面的图片；
图8为本发明实施例中的便携式生物传感系统对于不同浓度的尿酸的检测结果，其中，A为不同浓度尿酸的时间安培图，B为基于不同浓度尿酸的线性校准曲线；
图9为本发明实施例中的便携式生物传感系统对于尿酸和不同干扰物质的检测结果，其中，A为时间安培图，B为统计结果图；
图10为随机5个本发明实施例中的生物传感器的重现性结果图；
图11为随机5个本发明实施例中的生物传感器的时间稳定性结果图；
图12为有无保温层对本发明实施例中的便携式生物传感系统的尿酸测试水平的影响，其中，A为有无保温层的便携式生物传感系统在寒冷环境中的检测比较结果图，B为有无保温层的便携式生物传感系统在寒冷环境中以及室温环境中的比较结果图；
图13为本发明实施例中的便携式生物传感系统应用场景的照片(A)以及该便携式生物传感系统对于不同处理方式的唾液样本的检测结果(B和C)；
图14为本发明实施例中的便携式生物传感系统与市售传感器的检测结果对比图；
图15为不同处理方式对唾液样本的影响，A为未处理、离心和抽滤对真实唾液样本的尿酸检测信号对比图，B为不同处理方式之间的相对比较图。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
所使用的实验材料和试剂，若无特别说明，均为常规可从商业途径所获得的耗材和试剂。
尿酸传感器的制备
本实施例中的尿酸传感器是基于三电极基底构建而成的，该三电极基底可根据本实施例构建得到，也可以直接使用市售的三电极基底。本实施例中的尿酸传感器的第一电极、第二电极和第三电极均为碳材料制备得到。
本实施例中的三电极基底包括含有电绝缘材料的基片；置于基片上第一位置的第一电极(工作电极)、第二位置的第二电极(对电极)以及第三位置的第三电极(参比电极，用以规定相对于所述第一电极的零电势)，第一电极、第二电极和第三电极之间互不相连。在制备本实施例中的尿酸传感器时，在该三电极基底的第一电极表面依次磁控溅射20nm厚度的铬和60nm厚度金，该处理方法的目的在于以增强导电性；不处理第二电极，保持为碳电极；第三电极表面喷涂厚度为100～200nm的银层，并滴加1M氯化铁溶液，维持一分钟后用除去银层表面的液体。随后，将4uL的尿酸氧化酶(终浓度为30mg/mL)、小牛血清(终浓度为30mg/mL)和戊二醛(终浓度为15mg/mL)的混合溶液均匀涂抹在第一电极表面。室温下干燥过夜后，即得尿酸传感器。
所得的尿酸传感器的制备示意图如图1所示，实物照片如图2所示。
用于检测唾液中尿酸水平的便携式生物传感系统的制备
本实施例中的便携式生物传感系统，包括上述实施例制备得到的尿酸传感器、唾液采集容器、以及配套的印刷电路板(PCB)和APP客户端。
本实施例中的便携式生物传感系统的结构原理图及应用场景如图3所示。
使用时，将尿酸传感器通过专用接口与PCB连接，随后插入唾液采集容器上方的预置孔中。在唾液采集容器的侧壁腔体内注入37～40℃的水，并将唾液采集容器的抽气孔与小型手动真空泵连接(唾液采集容器的示意图如图4所示)。将微孔滤膜(孔径为220μm)放置在唾液采集容器上方的孔阵列上。当唾液滴加在微孔滤膜上时，运转真空泵，使微孔滤膜与唾液采集容器完全紧贴，以对唾液进行真空抽滤。唾液过滤完成后，使用APP客户端与PCB连接(通过蓝牙连接或其他连接手段)，启动尿酸传感器的检测程序，尿酸传感器检测运行150s，最终获取的数据为最后10s的平均值。
其中，印刷电路板的主要功能都是依靠微控制器及其附属电路来实现(印刷电路板的实物照片如图5所示)。在尿酸传感器检测唾液采集容器收集处理后的唾液样本后，会产生对应的电流信号，产生的电流信号经过印刷电路板的尿酸信号采集电路处理后，交由微控制器的模数转换器进行蓝牙连接传输，最终传输至用户的APP客户端中。
为了有效保证本实施例中的便携式生物传感系统的尿酸检测灵敏度，PCB上的微控制器数模转换器的输出为0.5V以上的恒电势，以保证能充分还原由尿酸反应产生的过氧化氢。通过微控制器编程设置系统的采样率为10Hz，从而使尿酸信号采集电路的电流信号测量精度达到1nA。同时，为了降低系统能耗，延长系统的连续使用时间，采用低功耗蓝牙实现无线数据传输，低功耗蓝牙体积较小，可在数米范围内进行稳定可靠的数据传输。采用输出电压为3.7V的锂电池为印刷电路板提供电源，当然，也可将3.7V的电源适当地转换为5V、-5V和3.3V电源，以满足各个模块的实际供电需要。
唾液采集容器上方具有肉眼可见的微型多孔结构，且在多孔结构旁留有可被尿酸传感器插入的接口，接口与微型多孔结构相互之间不影响，即微型多孔结构与多孔滤膜在唾液的作用下完全贴附配合后，尿酸传感器接口也与尿酸传感器完全贴附配合，并用PDMS封装，容器内部完全密闭，从而保证抽真空的效果。
便携式生物传感系统运行测试实验
为了评估上述实施例中制备的便携式生物传感系统是否能满足实际使用及各项系统配制的应用要求，发明人对上述实施例中制备的便携式生物传感系统进行了模拟传感器电流信号的采集测试。
在通入电流后，印刷电路板的输出结果(图6)显示出对电流信号的良好线性响应。
APP客户端作为数据传输的终端，在检测过程中，启动APP客户端后，其主界面不仅显示尿酸测试值以及当前蓝牙连接状态，并且还可以提供保存数据功能(图7)。在测试开始150s后，界面上显示的尿酸水平为最后10s的测试平均值。
便携式生物传感系统效果验证实验
健康人的唾液尿酸水平在100-250μM之间。因此，为了囊括唾液尿酸水平变化，发明人在100μM浓度梯度的尿酸PBS溶液中(尿酸终浓度分别为0μM、100μM、200μM、300μM、400μM、500μM)评价上述实施例中制备得到的便携式生物传感系统的电化学性能。
结果如图8所示。
实验结果表明，上述实施例中制备得到的便携式生物传感系统对尿酸具有十分敏感的线性响应，线性校准图的斜率(灵敏度)为4.6μA/mM，相关系数为0.9964。
便携式生物传感系统的抗干扰效果验证实验
由于唾液是一种复杂的液体，即使离心或者抽滤后的唾液也含有非常多的小分子干扰物，容易造成检测结果的不准确，因此，验证上述实施例中制备得到的便携式生物传感系统对于这些小分子干扰物的抗干扰能力对于评估尿酸检测系统或尿酸传感器具有极大的意义。
选取唾液中常见的干扰物质，包括葡萄糖、乳酸、抗坏血酸、钾离子、钠离子来评估传感器的选择性。抗干扰实验具体方法如下：
分别配制终浓度为400μM尿酸-PBS溶液、500μM葡萄糖-PBS溶液、50μM抗坏血酸-PBS溶液、10mM氯化钾-PBS溶液和10mM氯化钠-PBS溶液。以400μM尿酸-PBS溶液、500μM葡萄糖-PBS溶液、50μM抗坏血酸-PBS溶液、10mM氯化钾-PBS溶液和10mM氯化钠-PBS溶液为样品，取同等体积的样品分别放入上述实施例中制备得到的便携式生物传感系统中进行检测。
检测结果如图9所示。
计算各干扰物质的相对信号值，公式为：
计算得到的各干扰物质的相对信号值分别为：葡萄糖为93.9％、抗坏血酸为102.5％、氯化钾为101.4％、氯化钠为102.1％。上述实施例中制备得到的便携式生物传感系统对400uM尿酸具有良好的响应性，且各干扰物质的信号值与尿酸的信号值不具有显著差异性，因此，能够说明，在使用上述实施例中制备得到的便携式生物传感系统时，可以忽略其他干扰物质的响应信号影响，从而能够有效得到相对准确的结果。
便携式生物传感系统的稳定性测试实验
对于可大规模生产的传感器及其系统，如果需要对每个传感器分别进行校准显然会增加使用的复杂程度。因此，需要保证传感器的重复性以省去校准过程。
具体步骤如下：
随机选取5个上述实施例中制备得到的尿酸传感器进行同一样品的重复检测，对比尿酸检测值，判断上述实施例中制备得到的尿酸传感器是否具有稳定性。
结果表明(图10)，在重复性实验中，5个上述实施例中制备得到的尿酸传感器的绝对响应值是基本一致的(无显著差异)，说明上述实施例中制备得到的尿酸传感器具有一定的稳定性。
进一步，为了验证同一个尿酸传感器的在重复性检测中是否依旧能维持稳定，满足实际需求，随机选取5个上述实施例中制备得到的尿酸传感器，均置于常温下保存，并在第1、2、3、4、10天分别测试其响应性传感器的灵敏度。
结果发现(图11)，5个上述实施例中制备得到的尿酸传感器的检测灵敏度在4天内基本保持不变，在第10天仍保持超过原来70％的灵敏度。结果充分说明传感器具备优异的重复性和时间稳定性。
综上所述，上述实施例中制备得到的尿酸传感器的性能如表1所示。
表1上述实施例中制备得到的尿酸传感器的性能参数
便携式生物传感系统的抗低温能力
上述实施例中制备得到的尿酸传感器可以在多种环境下使用，现有的尿酸传感器在低温环境或寒冷地区使用时，传感器的准确度会受到极大影响。因此，为了评估上述实施例中制备得到的尿酸传感器对低温的抵抗能力，特设置低温环境模拟实验。
实验采用不同尿酸浓度(尿酸终浓度为0、10、20、30、40μM)的人工唾液(尿酸+PBS)来模拟实际场景下的唾液。尿酸浓度被设置的很低，以评估尿酸水平细微变化下该系统的精确性。实验温度设定为4℃。以不在唾液采集容器的侧壁腔体内注入37～40℃的水的便携式生物传感器系统作为对照。
结果如图12所示，上述实施例中制备得到的便携式生物传感器系统通过启用保温(注水)功能后，经过保温补偿的响应信号高于未经保温的信号，这表明保温过程提高了尿酸氧化酶的活力。同时，将保温、未保温和在常温下测试的线性拟合结果进行比较，发现经过该系统保温的响应信号比未保温的更加接近在常温下测试的信号。经过保温补偿的响应信号的和常温的斜率差距主要体现在截距上，这可能是不同传感器的微小差异造成的。这些结果进一步证明了该系统具有在一定程度上对误差进行补偿的能力。
便携式生物传感系统中的抽滤系统与常规离心系统的比较
上述实施例中制备得到的便携式生物传感系统的设计核心点之一是为了简易检测的步骤，获得更逼近真实值的检测值，因此，为了实现这一目标，上述实施例中制备得到的便携式生物传感系统采用了抽滤的方式进行样品处理，从而避免了常规离心带来的繁杂操作，加快了检测速度，降低了检测成本。
收集9组(编号S1-S9)真人唾液样品(所有样品全部通过唾液采集容器收集和盛放)，分别采用不同的处理(空白组、离心组、抽滤组、离心+抽滤组)和检测方式(使用上述实施例中制备得到的便携式生物传感系统组、使用市售传感器组)。本实施例中使用的市售传感器为三诺诺EA-11尿酸/血糖测试仪。
实验结果如图13所示，上述实施例中制备得到的便携式生物传感系统的占地面积(不包括手动真空泵)不超过一个手机的大小。由于不同人的唾液样品具有一定的差异性，离心或抽滤后的唾液尿酸水平可能升高也可能降低。大多数样品的尿酸水平在处理前与经过离心或抽滤后有明显差异，且离心和抽滤后的尿酸水平大多比较接近。
对于对唾液样品在经受不同的处理方式后，发现抽滤和离心后的唾液样品仍然显示出较为接近的尿酸水平，同时，同时施加两种处理方式后的样品尿酸水平也未出现明显变化，说明抽滤和离心在对于唾液样品的前处理上具有等效性。
为了证明该系统对以上测试结果的可靠性，分别采用该系统的尿酸传感器和市售传感器对未经处理的S1-S9的唾液样品均进行了对比测试，结果显示(图14)，两种传感器的测试值比较接近，结果初步说明了抽滤对于离心的充分替代作用。
为了进一步证明上述结果的合理性，申请人采用统计学方法对结果进行了进一步分析。首先，对上述结果取平均值，并设置未处理的唾液样品尿酸水平为100，比较离心和抽滤处理后的样品的相对尿酸水平。结果如图15和表2～3所示。
表2不同处理组的显著差异性
注：最小显著性差异(LSD)<0.05说明具有显著性差异。
表3不同处理组的之间的相关性
| 组别 | 同类相关系数 |
| 离心处理/抽滤处理 | 0.966 |
| 抽滤处理/抽滤+离心处理 | 0.984 |
| 上述实施例中制备得到的生物传感器/市售传感器 | 0.994 |
注：同类相关系数(ICC)>0.75说明较为一致，同类相关系数(ICC)>0.9说明高度一致。
结果说明，离心和抽滤处理后的样品的尿酸水平未表现出明显差异，且均与未处理的样品显示出约50％的偏差。利用最小显著性差异法评估三种样品相互之间的显著性差异后，能够发现离心和抽滤处理后的样品与未处理的样品的尿酸水平的最小显著性差异均小于0.05，说明存在显著性差异。离心和抽滤处理后的样品的尿酸水平的最小显著性差异法为0.895，说明不存在显著性差异，但该结果还不能说明存在一致性，因此，发明人还进一步进行了抽滤、离心和同时施加两种处理方式后的样品的尿酸水平一致性检测，以说明该系统对唾液样品处理的充分程度。结果与前述结果一样，离心和抽滤处理后的样品的尿酸水平几乎没有差别。抽滤和同时施加两种处理方式后的样品的尿酸水平差异仅为约10％。该系统中的尿酸传感器和商用尿酸传感器的检测值差异仅为约4％。利用同类相关系数法检验以上几组样品间的一致性，三组比较结果的同类相关系数均非常接近1，说明抽滤与离心具有可被视为一致的处理效果，且即使在同时施加离心与抽滤的情况下，唾液样品的尿酸水平也与仅抽滤后的一致，因此抽滤可充分替代离心对于唾液样品中尿酸水平检测的地位。此外，这些结果还证实了尿酸传感器与常规的市售传感器在非极端条件下(市售传感器不适用于低温寒冷环境)在性能上保持高度一致，能够有力地证明了该系统在实际应用中的潜力。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种生物传感器，其特征在于，所述生物传感器由：
含有电绝缘材料的基片；
置于基片上第一位置的第一电极，所述第一电极表面含有用于检测尿酸的活性物质；和
置于基片上第二位置的第二电极；和
置于基片上第三位置的第三电极组成，所述第三电极用以规定相对于所述第一电极的零电势；
所述第一电极、第二电极和第三电极之间通过绝缘区域相互分开。
2.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述用于检测尿酸的活性物质为尿酸氧化酶、小牛血清和戊二醛的混合溶液，所述混合溶液中尿酸氧化酶、小牛血清和戊二醛的浓度比为(2～3)：(2～3)：(1～2)。
3.权利要求1或2所述生物传感器的制备方法，包括如下步骤：
在含有电绝缘材料的基片上设置第一电极、第二电极和第三电极，通过绝缘区域将所述第一电极、第二电极和第三电极相互分开，在所述第一电极表面依次喷涂铬层和金层、在第三电极表面喷涂银层，并在所述银层表面上滴加氯化铁处理，在所述第一电极表面的金层上喷涂用于检测尿酸的活性物质，干燥，即得所述生物传感器。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述铬层的厚度为15～25nm，所述金层的厚度为55～65nm。
5.一种检测唾液中尿酸水平的生物传感系统，其特征在于，所述生物传感系统由：
唾液采集容器，所述唾液采集容器包括抽滤装置和保温层；
权利要求1或2所述生物传感器，所述生物传感器通过接口与唾液采集容器和印刷电路板连接；
印刷电路板，所述印刷电路板包括微控制器和附属电路，所述附属电路收集生物传感器产生的电流信号，通过所述微控制器发送至终端设备中；
终端设备组成。
6.根据权利要求5所述的生物传感系统，其特征在于，所述终端设备包括手机及其中的APP客户端。
7.根据权利要求5所述的生物传感系统，其特征在于，所述唾液采集容器中的抽滤装置包括微孔滤膜和真空泵。
8.根据权利要求5所述的生物传感系统，其特征在于，所述保温层包括外置保温层和/或内置保温层，所述内置保温层为在唾液采集容器侧壁设置腔体，并注入温度调控液体，所述温度调控液体包括热水。
9.权利要求5～8任一项所述生物传感系统的使用方法，包括如下步骤：
通过接口连接唾液采集容器、生物传感系统和印刷电路板；
在唾液采集容器侧壁腔体内注满热水，将真空泵接入唾液采集容器，放入样品，开启真空泵；
打开终端设备中的客户端，与印刷电路板进行无线连接，开启测试，获得检测结果。
10.权利要求1～2或权利要求5～8任一项所述生物传感系统在尿酸测定中的应用，其中，所述尿酸测定的样品为唾液。
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