CN1144042C - 电极探针及使用该电极探针的体液检查装置 - Google Patents

Abstract

一种可检查微量体液的电极探针及体液检查装置。电极探针由绝缘性的针状构件、设于针状构件内部的作用极引线、作用极引线从针状构件伸出到外部形成的作用极、设于针状构件表面的配极、与配极连接的配极引线、以及与作用极及配极相接触地或在其附近形成的试剂层构成。一旦使皮肤表面渗出的微量体液与电极探针的试剂层接触，试剂层就溶解而产生电子介体反应，就可从电极系统获得体液中所含的受检物质的浓度信息。

Description

电极探针及使用该电极探针的体液检查装置

本发明涉及对微量体液中所含受检物质的浓度进行测量的电极探针、以及使皮肤表面渗出体液并对该体液中所含受检物质的掌浓度进行测量的体液检查装置。

糖尿病患者为了控制自己的血糖值，一般每天要进行3次到7次血糖测量。测量时要使自己的手指等出血，虽然出血量很少，却会引起疼痛。为此，期望出现一种能够减轻疼痛的血糖测量法。

已知有一种方法(譬如日本发明专利1997-2651278号公报)，是在检查血糖值时，要用体液渗出器具、譬如刺血针将皮肤刺伤，将从伤口中渗出的血液供给传感器带(sensor strip)的凹部，从设在该凹部内的2个电极输出血糖值的信息。

然而，用于自我测量血糖的市售传感器带通常需要用3μl到10μl的血液量。而如果测量时所需的血液量可以少于3μl，则为了出血而刺破的伤口就可比现在的浅，而且血液渗出时伴随的疼痛也会减轻。

本发明的目的就在于提供一种用微量的血液也能进行血液检查的电极探针及体液检查装置。

本发明提供一种电极探针，具有绝缘性的针状构件、由设在前述针状构件表面的配极及作用极构成的电极系统、与前述配极连接的配极引线、与前述作用极连接的作用极引线，其中，在针状构件内埋入细线状的导电性构件，同时使其前端从针状构件的前端伸出，并将该伸出部作为作用极利用。

最好与前述电极系统相接触地或在其附近设置试剂层。

另外，最好在绝缘性针状构件的前端设置凹部，在该凹部的内面设置由配极及作用极构成的电极系统。

另外，最好在前述凹部内设置试剂层。

还可以设置第三电极以及与前述电极连接的引线。

本发明还提供一种体液检查装置，具有上述电极探针、在前述电极探针的电极系统施加电压并将与受检试样有关的信息作为电气信号从前述电极系统获得的装置、根据前述电气信号来决定受检试样的测量值的装置、以及体液渗出装置。

另外，最好还具有显示已决定的测量值的显示器。

对附图的简单说明

图1A是本发明一实施例的电极探针的外观图。

图1B是该电极探针的纵剖视图。

图2A是本发明又一实施例的电极探针的外观图。

图2B是该电极探针的纵剖视图。

图3是表示测量受检物质时的反应过程的方块图。

图4是表示本发明再一实施例的体液检查装置主要部分的主视图。

图5是该体液检查装置的右视图。

图6是电极探针前端的投影图以及表示电极形成用掩模的形状的图。

图7是又一例电极探针前端的投影图以及表示电极形成用掩模的形状的图。

本发明的电极探针在针状构件的表面设有包括作用极和配极的电极系统、以及与该电极系统相接触的或在其附近的试剂层。从而，可以使前述电极系统与皮肤上的血液等接触。特别是，如果将电极系统设在针状构件的前端部，就可以容易地使电极系统与皮肤上的血液等接触。而且，即使皮肤上渗出的血液极其微量，由于在针状构件的前端部形成微小的电极系统，故可以测量血液中受检物质的浓度。

另外，如果使导电性构件从绝缘性的针状构件前端伸出、并将该伸出部作为作用极利用，就容易提供一种电极面积限定在一定范围的针状电极。

如果在电极探针的前端设置凹部、并在该凹部内形成电极系统，就可通过将凹部压在皮肤等的平面上而将凹部内的血液限定在一定量，可以防止水分从血液中蒸发。

另外，通过将从探针前端凹部伸出的作用极的长度设定得比凹部的深度短，就不必再担心手指等会将作用极折弯。

还有，通过设置体液渗出装置，可以连续进行体液等的渗出及体液检测工序。

作为本发明装置检查对象的体液，包括可从皮肤表面采集的血液、淋巴液、细胞间质液及汗液等。

以下结合附图说明本发明的实施例。

实施例1

图1A表示本实施例的电极探针的外观，图1B是其剖视图。本实施例的电极探针1由以下部分构成：由绝缘性物质组成的针状构件2、由埋入针状构件2的中心部的导电性物质组成的作用极引线3、由在针状构件2的外表面形成的导电性物质组成且兼作引线的配极4。而且，把作用极引线3暴露在针状构件2外部的前端部分3a作为作用极利用。在该作用极3a和配极4之间，露出针状构件2的前端，该露出部分2a作为绝缘部发挥作用。

以下说明该电极探针的制造方法。

首先，准备一针状模具(未图示)，在模具中放入将成为作用极以及作用极引线的线状碳针。接着，将熔化的塑料注入模具中，与碳针一同固化。再将针状构件从模具中取出，用掩模把将成为作用极及绝缘部的部分覆盖，再通过溅射方法用钯膜将整个针状物质包覆。

以下举一关于尺寸的例子，针状构件2的长度为50mm，直径为2mm，作用极引线3的碳针直径为0.8mm。被针状构件的露出部2a隔开的作用极与配极之间的距离为0.3mm。还有，形成针状的电极探针1的形状既可如图1A所示，具有上下粗细相同的棒状部分，也可是前端渐渐变细的形状。

作为作用极及作用极引线的材料，这里使用的是碳，当然也可使用白金、金、钻石等，而且也可在非导电性物质的周围镀白金、碳等导电物质。作为配极及配极引线，这里是用溅射的钯膜，当然也可用蒸镀法形成薄膜。而且也可不用钯，而用白金、碳、金等代替，也都可以用溅射法或蒸镀法，另外，这里的绝缘性构件用的是塑料，当然也可以用玻璃、聚对苯二甲酸乙二酯等树脂、橡胶等。

实施例2

图2表示本实施例的电极探针的外观，图2B是其剖视图。由成为电极探针11的基材的绝缘性物质构成的针状构件12的下半部分形成前端直径缩小的锥形，前端部设有凹部16。在针状构件12的中心部，埋入由导电性物质构成的作用极引线13，其前端部在针状构件12的凹部16伸出。该伸出部分13a被用作作用极。在针状构件12的外表面形成由导电性物质构成的配极引线14，从配极引线连续地形成在凹部16内将作用极13a围住的配极15。在凹部16内，形成将在实施例3中详细说明的试剂层17。在图2A中省略了试剂层。

以下说明该电极探针的制造方法。

首先准备一个有凹部的针状模具(未图示)。在该模具的凹部中心有开孔。在其中插入将成为作用极及作用极引线的线状碳针以将孔塞住。不过，设置碳针时要防止其向针状构件的凹部外挤出。再将熔化的塑料注入模具中，并使之与碳针一同固化。由于碳针已被固定在不会向凹部外挤出的状态，故在用于测量血糖等时，不必担心手指等碰到作用极而将作用极弯折。然后将针状构件从模具中取出，用掩模覆盖作用极部以及凹部16中将成为绝缘部12a的作用极周围部，并用钯膜将整个针状构件12的侧面包覆。

以下举一关于尺寸的例子，针状构件12的长度为50mm，粗部的直径为4mm，细部的直径为2mm，碳针直径为0.8mm。另外，存在于作用极及配极之间的绝缘部的距离为0.3mm。这里是把凹部的形状做成半球状。由于直径2mm的半球体积为2.1μl，故使用该电极探针1时，只要体液在2.1μl以上即可，如果要用于测量更少量的体液，只要将凹部的体积缩小即可。或者，将针状构件做得更细。

实施例3

图3是表示测量受检物质时的反应过程的方块图。

在测量受检物质21的浓度时，首先用氧化还原酶23将受检物质21进行氧化(过程I)。该氧化反应同时伴有电子介体24的还原(过程II)，接着，通过在作用极26与配极27之间施加电压，在作用极上进行电子介体的氧化(过程III)。测量这时流动的电流。该电流值取决于电子介体(还原型)25的浓度，而电子介体(还原型)的浓度又取决于受检物质21的浓度，因此，为了得知受检物质的浓度，只要测量在作用极与配极之间流动的电流量即可。

这里以血糖测量为例，说明试剂层的制作方法。测量血糖所需的试剂有氧化还原酶及电子介体2种。这里，用葡萄糖氧化酶作为氧化还原酶，用铁氰化钾作为电子介体。首先，制作含葡萄糖氧化酶和铁氰化钾的水溶液。在该水溶液中浸入譬如按实施例1或实施例2的方法制作的电极探针的前端并向上提。这样一来，前端部就附有水溶液，使其干燥后就形成试剂层。这样就在针状构件的凹部内形成了试剂层，其结构如图2B所示。

也可以不将电极探针浸入水溶液中，而是将葡萄糖氧化酶和铁氰化钾的水溶液注入针状构件的前端或凹部内，然后使之干燥。

也可以对已干燥的试剂层供给戊二醛蒸气，再将试剂层固定在针状构件前端或凹部内。

另外，作为试剂层制作的又一例，也可在制作作用极及作用极引线之前，将葡萄糖氧化酶和铁氰化钾与将成为作用极及作用极引线的导电性物质混合后制作作用极及作用极引线，只在作用极上形成试剂层。

也可使过滤纸、玻璃过渡器、纱布等的网眼等含有试剂层，使之干燥后固定在针状构件的前端。

也可不用铁氰化钾，而是用对茂铁离子、对苯醌等电子介体。

也可不用葡萄糖氧化酶，而是用葡萄糖脱氢酶、或己糖氧化酶等。另外，如果不用葡萄糖氧化酶，而用乳酸氧化酶就可测量血液中的乳酸量，用尿酸酶就可测量血液中的尿酸量。还有，如果不用葡萄糖氧化酶。而用胆固醇氧化酶及胆固醇酯，就能测量血液中的总胆固醇浓度。

以下说明图2A及图2B所示的电极探针的动作。在贯穿针状构件12内部的碳针13中，向凹部16一侧伸出的部分13a作为作用极发挥作用。如果将伸出的碳针固定在一定长度，就可以将作用极的表面积限定在一定范围内。另外，通过将凹部16压在皮肤等平面上，就可以将凹部内的血液限定在一定量，而且，即使血液量极少，也可防止水分蒸发。

由于试剂层17存在于凹部16内，故一旦向此处供给血液等试样液，试剂层就溶解于试样液中，并进行图3所示的过程I和过程II的反应。这里，在兼作配极引线14的导电性物质中，可与供给的血液接触的区域作为配极发挥作用。经过一定时间后，一旦在作用极引线13和配极引线14之间施加电压，就进行过程III，以产生氧化电流。通过测量该电流量来决定受检物质的浓度。

实施例4

 图4是本实施例的体液检查装置31的主视图，图5是其右视图。

体液检查装置31具有基座32以及在基座32上用支柱33支承的上部构件34。在基座32上，设有供受检者的手指35放入的引导器36。在上部构件34上则设有向引导器36上的手指35发射激光、以使体液渗出的激光发射装置37。另外，在上部构件34上，设有显示测量值的显示器44，可从装置上部读出测量值。在支承件38上，用螺钉41安装着装有电极探针39的固定件40。电极探针39在其前端设有作用极、配极以及试剂层(均未图示)，并被螺钉42固定在固定件40上。

以下说明该体液检查装置31的动作。

首先，将手指置于引导器36上，当手指的前端部处于激光发射装置的正下方时一旦发射激光，就在皮肤表面形成极小的伤口，并渗出微量的血液43。在这一状态下将手指35沿引导器36推入，使皮肤上的血液与电极探针39的前端接触，并将皮肤表面轻轻地压在电极探针39上。这样一来，未图示的试剂层就溶解，受检物质开始氧化反应。在这一状态下将手指固定一定时间。经过一定时间后，未图示的电路系统就在作用极与配极(均未图示)之间施加电压，将与受检物质有关的信息作为电气信号输入。

由于激光与手指接触的位置位于电极探针的前端附近，故可以省略过去那种将皮肤上的血液转移到传感器上去的过程。另外，如果设置作用极和配极通过血液得知盐桥等自动得知血液与电极系统接触的机构，则即使是因糖尿病并发症而导致失明的人要测量血糖，只要使手指沿引导器滑入，就可判断血液是否与电极探针前端接触，故十分有效。

本实施例的体液渗出装置是采用激光发射装置，当然也可采用其他体液装置，譬如利用弹簧回弹力的穿刺装置等。

实施例5

图6和图7是电极探针前端的投影图以及在电极探针上包覆钯膜时的掩模形状。图6表示作用极51和配极52构成的电极系统及其掩模55的形状。未被掩模55覆盖的部分被钯膜等包覆，成为配极52。作用极和配极被绝缘性物质构成的针状构件54的露出部隔离。图7则表示由作用极61、配极62以及第三电极63构成的电极系统，65表示掩模的形状。掩模65的形状部分地不同于图6，通过钯膜等的包覆，形成作用极以外的2个电极。其中一方作为配极62利用，另一方则可作为第三电极63利用，譬如作为参照极、或盐桥检测用电极发挥作用。各电极被针状构件64的露出部隔离。

第三电极的引线制作方法与制作配极引线时相同，是在针状构件的侧面溅射钯膜。这时，设置掩模，以将第三电极的引线和配极引线隔离，并包覆钯膜。或者，也可对已包覆的钯膜照射激光，使钯膜下的针状构件露出，使第三电极的引线与配极引线隔离。另外，与实施例1同样，包覆膜的材料不限于钯膜，包覆膜的制作方法也不限于溅射。

如上所述，本发明通过使用在针状构件的前端部设置配极、作用极以及试剂层的电极探针，即使皮肤上渗出的血液极其微量，也能对血液中受检物质的浓度进行测量。

另外，一旦在电极探针的前端设置凹部，通过将探针的前端压在皮肤等的平面上，就可将凹部内的血液限定在一定量，而且可防止水分从血液中蒸发。

还有，通过将体液渗出装置与电极探针组合，可以连续地进行血液渗出及血液检查工序。

以上所述为本发明较佳实例，但不应用来限定本发明。属于本发明领域内的专业人员阅读了前述说明后，可作种种变形和修改，从而，本发明的权利要求保护一切不脱离本发明宗旨及范围的变形和修改。

Claims (8)

1.一种电极探针，其特征在于，具有绝缘性的针状构件、由设在所述针状构件表面的配极及作用极构成的电极系统、与所述配极连接的配极引线、与所述作用极连接的作用极引线，

其特征在于，作用极引线由比所述针状构件还细的线状导电性构件构成，其中一部分埋入所述针状构件内部，所述导电性构件从所述针状构件前端伸出的部分构成作用极。

2.根据权利要求1所述的电极探针，其特征在于，在所述针状构件表面与所述电极系统相接触地或在其附近设有试剂层。

3.根据权利要求1所述的电极探针，其特征在于，所述针状构件在前端设有凹部，在该凹部的内面设有所述作用极及配极。

4.根据权利要求1所述的电极探针，其特征在于，所述作用极引线由比所述针状构件还细的线状导电性构件构成，其中一部分埋入所述针状构件内部，所述导电性构件在所述针状构件前端的凹部内伸出的部分构成作用极。

5.根据权利要求3或4所述的电极探针，其特征在于，在所述凹部内设置试剂层。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的电极探针，其特征在于，还设置第三电极以及与所述电极连接的引线。

7.一种体液检查装置，其特征在于，具有权利要求1～6中任一项所述的电极探针、在所述电极探针的电极系统施加电压并将与受检试样有关的信息作为电气信号从所述电极系统获得的装置、根据所述电气信号来决定受检试样的测量值的装置、以及体液渗出装置。

8.根据权利要求7所述的体液检查装置，其特征在于，还具有显示已决定的测量值的显示器。

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