CN113267618B

CN113267618B - 一种生物传感器

Info

Publication number: CN113267618B
Application number: CN202110816435.3A
Authority: CN
Inventors: 陈金辉; 瞿文文
Original assignee: Beijing Sinomedisite Bio Tech Co Ltd
Current assignee: Beijing Sinomedisite Bio Tech Co Ltd
Priority date: 2021-07-20
Filing date: 2021-07-20
Publication date: 2021-09-28
Anticipated expiration: 2041-07-20
Also published as: CN113267618A

Abstract

本公开提供了一种生物传感器，包括基材、双面胶、亲水膜、单面胶；所述双面胶位于所述基材上，且所述双面胶上设有吸血槽；所述亲水膜位于所述双面胶上，所述亲水膜部分覆盖所述吸血槽，且所述亲水膜覆盖所述吸血槽的进口，所述单面胶分别与所述亲水膜和所述双面胶接触，所述单面胶和所述亲水膜配合以完全覆盖所述吸血槽，所述单面胶、所述亲水膜、所述双面胶以及所述吸血槽配合形成三角形通气结构；该生物传感器中使用亲水膜无需加工通气孔，降低加工难度及加工成本，避免加工通气孔排废不完全带来的风险；试纸正面无通气部位，避免受试液体污染；测试进样时长更短，测试更迅速方便，测试结果更准确一致。

Description

一种生物传感器

技术领域

本公开涉及生化指标监测技术领域，尤其涉及一种生物传感器。

背景技术

目前，随着人们生活水平的提高，糖尿病、高血压等慢性疾病的发病率越来越高，严重影响人们的工作和生活，血糖、血酮、血脂等生化指标的波动能够很大程度上反映人们的身体状况，故而，对人体的血糖、血酮等生化指标的定期监测显得尤为重要。

因此，亟需能够快速、方便、准确的测定生化指标的生物传感器。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的在于提出一种生物传感器，以快速、准确的对血糖、血脂等生化指标进行监测。

基于上述目的，本公开提供了一种生物传感器，包括：

基材；

双面胶，位于所述基材上，且所述双面胶上设有吸血槽；

亲水膜，位于所述双面胶上，所述亲水膜部分覆盖所述吸血槽，且所述亲水膜覆盖所述吸血槽的进口；

单面胶，分别与所述亲水膜和所述双面胶接触，所述单面胶和所述亲水膜配合以完全覆盖所述吸血槽，且所述单面胶、所述亲水膜、所述双面胶以及所述吸血槽配合形成三角形通气结构。

可选地，所述亲水膜暴露所述吸血槽的与所述进口相对的槽末端。

可选地，所述基材的第一末端、所述双面胶的第一末端和所述亲水膜的第一末端沿第一方向对齐，所述第一方向垂直于所述基材所在的平面。

可选地，所述吸血槽的开口位于所述双面胶的第一末端，所述吸血槽沿所述双面胶的纵向延伸。

可选地，所述吸血槽沿所述第一方向贯穿所述双面胶。

可选地，所述单面胶覆盖所述亲水膜的第二末端，所述亲水膜的第一末端和所述亲水膜的第二末端相对设置。

可选地，所述单面胶还与所述基材接触。

可选地，所述亲水膜的厚度为0.05~0.2mm，所述亲水膜的长度为3~5mm。

可选地，所述吸血槽的宽度为1~2mm，所述吸血槽的长度为3.5~5.5mm。

可选地，所述生物传感器为血糖试纸或血酮试纸。

从上面所述可以看出，本公开提供的生物传感器，包括基材、双面胶、亲水膜和单面胶，亲水膜、双面胶和基材依次堆叠设置，双面胶上设置有吸血槽，亲水膜部分覆盖吸血槽，并且覆盖吸血槽的进口，单面胶和亲水膜配合以完全覆盖吸血槽，单面胶、亲水膜、双面胶以及吸血槽形成三角形通气结构；该生物传感器中使用亲水膜无需加工通气孔，降低加工难度及加工成本，避免加工通气孔排废不完全带来的风险；试纸正面无通气部位，避免受试液体污染；测试进样时长更短，测试更迅速方便，测试结果更准确一致。

附图说明

为了更清楚地说明本公开或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术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公开的实施例，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为本公开实施例提供的生物传感器的爆炸图；

图2为本公开实施例提供的三角形通气结构的局部剖面示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。

目前，随着人们生活水平的提高，糖尿病、高血压等慢性疾病的发病率越来越高，严重影响人们的工作和生活，血糖、血酮、血脂等生化指标的波动能够很大程度上反映人们的身体状况，故而，对人体的血糖、血酮等生化指标的定期监测显得尤为重要。进而对生物传感器的需求日渐提高。

相关技术中，以血糖试纸为例，生物传感器的结构主要包括基材、电极、酶反应区、虹吸通道，虹吸通道主要由加工有吸血槽的双面胶和亲水膜复合构成。血糖试纸测试采用样本自动虹吸方式，这种方式的实现主要由虹吸通道的结构决定，虹吸通道的结构影响样本充满虹吸通道的时间，从而影响测试值准确性和重复性。

目前市场上顶端进样的试纸虹吸通道结构有两种：结构1-亲水膜通气孔结构、结构2-双面胶末端上侧通气结构。结构1吸血槽覆盖的亲水膜末端加工通气孔，结构2吸血槽末端保留一部分亲水膜未完全覆盖，来保证虹吸通道空气流通，样本顺利进入虹吸通道。

申请人经研究发现，虹吸通道结构1存在如下问题：1、通气孔加工难度大，模具要求高，易排废不完全产生风险；2、生产加工操作要求高，通气孔位置容易不一致；3、通气孔位置影响进样时长，影响测试值一致性；4、试纸正面通气孔易受液体污染，影响测试值及其一致性。

虹吸通道结构2存在如下问题：1、通气尺寸需要生产过程严格控制，对于生产设备的要求高，存在将通道堵死不能通气的风险；2、双面胶部分裸露易粘灰尘；3、通气尺寸影响进样时长，影响测试值一致性；4、试纸正面通气易受液体污染，影响测试值及其一致性。

为了解决上述问题，本公开提供了一种生物传感器，包括基材、双面胶、亲水膜和单面胶，亲水膜、双面胶和基材依次堆叠设置，双面胶上设置有吸血槽，亲水膜部分覆盖吸血槽，并且覆盖吸血槽的进口，单面胶和亲水膜配合以完全覆盖吸血槽，单面胶、亲水膜、双面胶以及吸血槽形成三角形通气结构。该生物传感器测试进样时长更短，测试更迅速方便，测试结果更准确一致；完全覆盖吸血槽，试纸正面无通气部位，避免受试液体污染；且该生物传感器中使用亲水膜无需加工通气孔，降低加工难度及加工成本，避免加工通气孔排废不完全带来的风险。

下面结合附图，对本公开的生物传感器进行详细说明。

图1为本公开实施例提供的生物传感器的爆炸图，如图1所示，该生物传感器包括基材1、双面胶2、亲水膜3和单面胶4。基材1、双面胶2和亲水膜3依次堆叠设置，即双面胶2位于基材1上，亲水膜3位于双面胶2上。该生物传感器中采用亲水膜，无需加工通气孔，降低加工难度及加工成本，避免加工通气孔排废不完全带来的风险。

双面胶2上设有吸血槽21，吸血槽21可以沿第一方向贯穿双面胶2，第一方向垂直于基材1所在的平面；亲水膜3覆盖吸血槽21的进口，且亲水膜3部分覆盖吸血槽21，以便于后续形成虹吸通道。

图2为本公开实施例提供的三角形通气结构的局部示意图；如图2所示，

单面胶4覆盖吸血槽21的上方且不与吸血槽21接触；单面胶4分别与亲水膜3和双面胶2接触，并且单面胶4和亲水膜3配合完全覆盖吸血槽21，避免吸血槽21被灰尘污染，测试结果更准确。单面胶4、亲水膜3、双面胶2和吸血槽21配合形成三角形通气结构，即单面胶4、亲水膜3、双面胶2和吸血槽21配合形成虹吸通道，保证待测血样在吸血槽21内顺利且快速的走样；且在生物传感器的正面没有通气结构，能够进一步避免吸血槽21被液体污染，结果准确度更高。

基材1的材质可以为PET，基材1的表面印刷有电极，且在电极与吸血槽21接触的表面设置有酶反应区；基材1的长度可以为25-40mm，基材1的宽度可以为5.0-7.0mm。

如图1所示，基材1的第一末端、双面胶的第一末端和亲水膜3的第一末端沿第一方向对齐，第一方向垂直于基材1所在的平面；吸血槽21的开口位于双面胶2的第一末端，且吸血槽21沿双面胶2的纵向延伸。

如图2所示，亲水膜3暴露吸血槽21的与其进口相对的槽末端，单面胶4覆盖亲水膜3的第二末端，亲水膜3的第二末端和亲水膜3的第一末端相对设置，单面胶4覆盖吸血槽21的上方且不与吸血槽21接触，以利于形成形状为三角形且两侧通气的通气结构，即可以在该生物传感器的两侧通气，保证待测血样在吸血槽21内顺利且快速的走样，测试进样时长更短，且进样时长更一致。

如图1所示，单面胶4还可以与基材1接触，则单面胶4和亲水胶3配合完全覆盖双面胶2，能够避免双面胶2被灰尘污染，同时提高该生物传感器的结构稳定性，防止双面胶2或亲水膜3从基材1脱落。

亲水膜3为透明膜，亲水膜3的厚度可以为0.05~0.2mm，亲水膜3的长度可以为3~5mm，亲水膜3的宽度可以为5.0-7.0mm，采用具有一定厚度的亲水膜，可以利用亲水膜自身的厚度形成通气结构，生产操作简单，位置要求低。

吸血槽21的宽度可以为1~2mm，吸血槽21的长度可以为3.5~5.5mm，双面胶2的长度可以为6~10mm，双面胶2的宽度可以为5.0-7.0mm；单面胶4的长度可以为6.5~20mm，单面胶4的宽度可以为5.0-7.0mm；使用尺寸较小的双面胶2和亲水膜3能够有效降低成本。

在一些可能的实施方式中，该生物传感器可以为血糖试纸，也可以为血酮试纸，具体不做限定。

下述将以生物传感器为血糖试纸为例，将本公开中的生物传感器和相关技术中虹吸通道结构为前述的结构1的血糖试纸、虹吸通道结构为前述的结构2的血糖试纸在进样时长、电流值、受液体污染比例以及污染后测得的电流值进行比较，并对本公开中的生物传感器的稳定性进行验证。为了便于区别，将本公开中的血糖试纸简称为新结构血糖试纸，将相关技术中虹吸通道结构为结构1的血糖试纸简称为结构1血糖试纸，将相关技术中虹吸通道结构为结构2的血糖试纸简称为结构2血糖试纸。

对比例1、进样时长对比

采用质控液分别对新结构、结构1和结构2三种血糖试纸进行进样时长测试，统计三种血糖试纸的进样时长，并进行进样时长一致性比较；结果如表1所示：

表1进样时长及一致性结果

由表1中结果可见，新结构血糖试纸和结构2血糖试纸的虹吸时间比结构1血糖试纸的虹吸时间更短，但新结构血糖试纸的虹吸时间的偏差最低，即新结构血糖试纸的虹吸时间更加一致；虹吸时间即为进样时长，则新结构血糖试纸和结构2血糖试纸的进样时长比结构1血糖试纸的进样时长更短，但新结构血糖试纸的进样时长更加一致。

如果进样时长过长则容易发生吸血失败，影响操作者的使用体验，并且进样时长不一致也将会导致样本在生物传感器上的反应时间不一致，影响到测试结果的精密度。

因此，本公开中的生物传感器的测试进样时长更短且进样时长更一致。

对比例2、测试结果一致性比较

采用质控液分别对新结构、结构1和结构2三种血糖试纸进行测试电流值比较，统计三种血糖试纸的测试电流值，并比较测试电流值的一致性；结果如表2所示：

表2测试电流值及一致性结果

由表2中结果可见，新结构血糖试纸的测试电流值的CV最低，则新结构血糖试纸的测试电流值的精密度高于结构1血糖试纸和结构2血糖试纸的测试电流值的精密度，即新结构血糖试纸的测试电流值的一致性比结构1血糖试纸的测试电流值和结构2血糖试纸的测试电流值的一致性更好。

因此，本公开中的生物传感器的测试结果更一致，重复性更好。

对比例3、受液体污染比例比较

对新结构、结构1和结构2三种血糖试纸，分别模拟测试过程中手沾有质控液或水或酒精，统计三种血糖试纸被污染的比例；对每种试纸条触摸20次，如果血糖试纸在触摸次数达到20次之前被污染，则停止触摸；

触摸后液体进入血糖试纸的吸血槽内被视为污染。结构1血糖试纸触摸后有部分血糖试纸被污染的现象，液体通过亲水膜通气孔位置进入到吸血槽内造成污染，同时液体接触酶反应区侧面，部分污染严重情况液体充满吸血槽上端，被污染区域占整个吸血槽的二分之一；结构2血糖试纸触摸后有部分血糖试纸被污染的现象，液体通过双面胶末端上侧通气结构进入吸血槽内造成污染，同时液体接触酶反应区，充满吸血槽上端，被污染区域占整个吸血槽四分之一至二分之一。

结构1血糖试纸、结构2血糖试纸和新结构血糖试纸的测试结果统计分别如表3.1、表3.2和表3.3所示：

表3.1 结构1受液体污染比例结果

表3.2 结构2受液体污染比例结果

表3.3 新结构受液体污染比例结果

由表3.1、表3.2、表3.3的结果可知，有一定比例的结构1血糖试纸和结构2血糖试纸被质控液、水或酒精污染，而新结构血糖试纸没有被质控液、水或酒精污染。

因此，由于本公开中的生物传感器的三角形通气结构位于侧面，生物传感器的正面无通气部位，能够有效避免生物传感器受到液体污染。

对比例4、污染后血糖试纸的测量结果比对

采用质控液对触摸后的新结构、结构1和结构2三种血糖试纸进行测试，分别比较触摸后的新结构、结构1和结构2的血糖试纸的测量电流值与正常干净的新结构、结构1和结构2的血糖试纸的测量电流值的差异及一致性；结构1血糖试纸的测量电流值结果如表4.1所示，结构2血糖试纸的测量电流值结果如表4.2所示，新结构血糖试纸的测量电流值结果如表4.3所示：

表4.1 触摸后的结构1血糖试纸测量电流值结果

表4.2 触摸后的结构2血糖试纸测量电流值结果

表4.3 触摸后的新结构血糖试纸测量电流值结果

由表4.1、表4.2和表4.3中结果可见，被触摸污染后的结构1血糖试纸和结构2血糖试纸的测量电流值受影响较大，与正常干净的结构1血糖试纸和结构2血糖试纸的测量电流值的差异较大，并且被触摸污染后的结构1血糖试纸和结构2血糖试纸的测量电流值的CV，与正常干净的结构1血糖试纸和结构2血糖试纸的测量电流值的CV的也差异较大；而被触摸污染后的新结构血糖试纸的测量电流值所受影响可以忽略不计，且被触摸污染后的新结构血糖试纸的测量电流值的CV，与正常干净的新结构血糖试纸的测量电流值的CV差异微小。

因此，本公开中的生物传感器的能够避免液体污染，测试结果更加准确，测试结果偏差更小，测试结果精密度更高。

5、稳定性验证例

将新结构血糖试纸放置于完成压盖的周转瓶上，周转瓶作为新结构血糖试纸的受力平面，压盖机压力调整为0.3MPa、0.5MPa，分别使用这两种压力压血糖试纸的三角形通气结构区域，每种压力处理20条血糖试纸，然后测试采用两种压力处理的血糖试纸进样时长，与未采用两种压力处理的血糖试纸进样时长进行比较，结果如表5所示：

由表5中结果可见，经过0.3MPa、0.5MPa压力处理后的新结构血糖试纸的进样时长，与未经压力处理的新结构血糖试纸的进样时长无差异，表明经过压力处理后的新结构血糖试纸的三角形通气结构并未被破坏，仍然保持通气功能。

因此，本公开的生物传感器的三角形通气结构稳定性好，能够承受一定的压力，进一步保证了测量结果的准确性。

本公开的生物传感器中使用亲水膜无需加工通气孔，降低加工难度及加工成本，避免加工通气孔排废不完全带来的风险；吸血槽被全部覆盖，避免易粘灰尘风险；通气结构位于生物传感器的侧面，正面无通气部位，避免受液体污染；进样时长更短更一致，测试结果一致性高，重复性更好；使用双面胶及亲水膜的尺寸小，成本更低，且生产工艺简单，位置要求低。

需要说明的是，本公开的实施例还可以以下方式进一步描述：

一种生物传感器，包括：

基材；

双面胶，位于所述基材上，且所述双面胶上设有吸血槽；

可选地，所述吸血槽沿所述第一方向贯穿所述双面胶。

可选地，所述单面胶还与所述基材接触。

可选地，所述生物传感器为血糖试纸或血酮试纸。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本公开实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本公开实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本公开实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims

1.一种生物传感器，其特征在于，包括：

基材；

双面胶，位于所述基材上，且所述双面胶上设有吸血槽；

2.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述亲水膜暴露所述吸血槽的与所述进口相对的槽末端。

3.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述基材的第一末端、所述双面胶的第一末端和所述亲水膜的第一末端沿第一方向对齐，所述第一方向垂直于所述基材所在的平面。

4.根据权利要求3所述的生物传感器，其特征在于，所述吸血槽的开口位于所述双面胶的第一末端，所述吸血槽沿所述双面胶的纵向延伸。

5.根据权利要求3所述的生物传感器，其特征在于，所述吸血槽沿所述第一方向贯穿所述双面胶。

6.根据权利要求3所述的生物传感器，其特征在于，所述单面胶覆盖所述亲水膜的第二末端，所述亲水膜的第一末端和所述亲水膜的第二末端相对设置。

7.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述单面胶还与所述基材接触。

8.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述亲水膜的厚度为0.05~0.2mm，所述亲水膜的长度为3~5mm。

9.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述吸血槽的宽度为1~2mm，所述吸血槽的长度为3.5~5.5mm。

10.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述生物传感器为血糖试纸或血酮试纸。